Cinco fatores que influenciam uma solda ultrassônica bem-sucedida
1. Frequências de soldagem
As frequências de soldagem típicas variam da faixa de 40kHz até a faixa de 15kHz. Os vários parâmetros da aplicação determinarão o melhor equipamento e a frequência para obter uma solda ideal para as peças.
Por exemplo, para montagens pequenas e delicadas (placas de circuito impresso, componentes microeletrônicos etc.) com tolerâncias estreitas, uma frequência mais alta (por exemplo, 40kHz) é mais adequada, pois a pressão aplicada e as vibrações ultrassônicas podem ser minimizadas, juntamente com qualquer marcação de Superfícies de classe A.
A baixa frequência (por exemplo, 15kHz) é adequada para peças de tamanho médio a grande e também permite a soldagem de muitos plásticos mais macios com maiores distâncias de campo distante (mais sobre isso abaixo) do que geralmente é possível em sistemas de alta frequência.
A frequência de 20kHz é a frequência ultrassônica mais comumente usada para montagem de plásticos e oferece flexibilidade máxima, pois é adequada para uma ampla gama de aplicações e componentes termoplásticos.
2. Considerações sobre materiais
De acordo com o princípio básico da montagem ultrassônica, conforme descrito acima, os termoplásticos podem ser montados por ultrassom porque derretem dentro de uma faixa de temperatura específica; enquanto os materiais termoendurecíveis - que degradam quando aquecidos - não são adequados para a montagem ultrassônica.
A soldabilidade de qualquer termoplástico depende de sua rigidez ou módulo de elasticidade, densidade, coeficiente de atrito, condutividade térmica, calor específico e Tm ou Tg.
Em geral, os plásticos rígidos exibem excelentes propriedades de soldagem em campo distante porque transmitem prontamente energia vibratória. Plásticos macios, com baixo módulo de elasticidade, atenuam as vibrações ultrassônicas e, como tal, são mais difíceis de soldar.
Ao piquetar, formar ou soldar por pontos, o oposto é verdadeiro. Geralmente, quanto mais macio o plástico, mais fácil é estacar, formar ou soldar por pontos.
Também como regra, as resinas são classificadas como amorfas ou cristalinas. A energia ultrassônica é transmitida facilmente através de resinas amorfas, que se prestam prontamente à soldagem ultrassônica. As resinas cristalinas, por outro lado, não transmitem prontamente energia ultrassônica. Por esse motivo, ao soldar resinas cristalinas, níveis mais altos de amplitude e energia devem ser usados, e deve-se considerar especialmente o projeto da junta.
As variáveis que podem influenciar ainda mais a soldabilidade são o teor de umidade, agentes desmoldantes, lubrificantes, plastificantes, agentes de reforço de enchimento, pigmentos, retardadores de chama e outros aditivos, juntamente com o grau de resina real.
Da mesma forma, é importante determinar o grau de compatibilidade dos materiais que estão sendo soldados. Certos materiais têm algum grau de compatibilidade, mas nem todos os tipos e composições podem ser compatíveis, e alguns nem são compatíveis.
3. Impacto do projeto conjunto
Talvez a faceta mais crítica da soldagem ultrassônica seja o design de juntas (a configuração de duas superfícies correspondentes). Deve-se considerar quando as peças a serem soldadas ainda estão na fase de projeto e depois incorporadas às peças moldadas. Há uma variedade de designs de juntas, cada um com características e vantagens específicas. Sua seleção é determinada por fatores como tipo de plástico, geometria da peça, requisitos de solda, recursos de usinagem e moldagem e aparência cosmética.
4. Ferramentas e acessórios
É difícil exagerar a importância de buzinas e acessórios quando se trata de obter uma solda ultrassônica eficaz.
Costumava-se perceber na indústria que chifres e acessórios para uma aplicação específica precisavam ser fornecidos pelo mesmo fabricante de qualquer prensa de solda que estivesse sendo usada. Hoje, os engenheiros entendem que são livres para misturar e combinar: As melhores ferramentas para o trabalho não precisam ter o mesmo nome que está na impressora, desde que a frequência de soldagem corresponda.
As opções de material de fabricação de ferramentas incluem alumínio, titânio, aço temperado e aço inoxidável. Fatores como o tipo de plástico que está sendo soldado, o tamanho e a configuração da junta, a resistência da solda e / ou a durabilidade determinarão o melhor material para o trabalho. Por exemplo, para maior longevidade, o aço temperado pode ser uma boa escolha.
Um bom design de fixação também é imprescindível. O equipamento tem dois objetivos principais: alinhar as peças sob a buzina e apoiar diretamente sob a área de solda. Esse suporte também inclui a reflexão da energia ultrassônica de volta ao plano de solda, e é por isso que os equipamentos são usinados com metal.
Para maior resistência e durabilidade, pode ser aplicado revestimento de metal duro ou cromagem. Acessórios e ferramentas com contornos para peças de formato irregular podem ser projetados de forma personalizada, juntamente com dispositivos periféricos para prender, segurar e alinhar as peças opostas. Acessórios segmentados e ajustáveis também podem ser construídos para garantir um encaixe seguro com peças plásticas moldadas.
5. Parâmetros de soldagem
Durante o próprio processo de solda, dependendo do tipo de sistema que está sendo usado, vários parâmetros de solda influenciam o resultado. Isso inclui amplitude / pressão, força de disparo e limites de tolerância, dependendo se a soldagem é feita por tempo, energia ou distância.
A configuração de amplitude é usada para especificar a amplitude vibracional. Os ajustes finos das configurações de amplitude e pressão geralmente podem ser feitos no controlador que alimenta uma impressora, enquanto os principais ajustes podem ser realizados através do uso de boosters e controles de pressão.
As configurações de pressão da força de acionamento especificam a pressão que precisa ser atingida para acionar o ultrassom. O ajuste desse parâmetro com configurações, como temporizadores de atraso, modos de pré-disparo e configurações de força / pressão, pode afetar por quanto tempo as peças estão em contato antes que o ultrassom esteja realmente ligado.
Configurações de tempo, como tempo de solda (a duração de tempo em que as vibrações ultrassônicas são realmente aplicadas às peças) e tempo de espera (a duração pela qual a pressão é mantida para garantir a ligação adequada das peças, após o tempo de soldagem real e com ultrassom para que a solda possa esfriar), influencia ainda mais quando e por quanto tempo o ultrassom deve permanecer ligado.
Da mesma forma, alguns sistemas permitirão ao usuário especificar configurações de energia - com limites e um pulso de calibração, por exemplo - enquanto outros também permitirão configurações de distância - como incrementais, pré-trigger, absoluto e limites.
Como pode ser visto, muitas partes móveis, se você quiser, entram em cena durante o processo de soldagem por ultrassom. A manipulação desses parâmetros pode significar a diferença entre uma solda bem-sucedida e uma solda ineficaz ou um chifre trincado.
