Na comédia musical "Victor Victoria", de 1982, Julie Andrews cantou um grande destaque no final do show de cabaré de sua personagem em Paris. Ela ergueu as notas, e as taças de champanhe em toda a sala despedaçadas. Esta é uma boa ilustração de como sons de alta altura ou alta frequência separam materiais. Mas você sabia que você pode usar som de alta frequência para unir materiais? A tecnologia de soldagem ultrassônica é usada para montar produtos em muitas indústrias- desde equipamentos médicos até sapatos esportivos até carros.
Geralmente, você pode usar fixadores como pregos, parafusos ou roscas para ligar o material. Isso se aplica ao metal, madeira, tecido e plástico. Para muitos plásticos, a cola é usada. A cola forma uma ligação química entre a cola em si e a superfície do material plástico que é ligado. Os metais podem ser mantidos juntos aquecendo outros metais como adesivos, como a solda de chumbo em conexões elétricas. Alternativamente, os metais podem ser diretamente derretidos (soldados) juntos; uma vez que a superfície metálica derretida esfrie, os metais se unirão. Soldar geralmente requer uma chama aberta ou tocha para alcançar as altas temperaturas necessárias para derreter as superfícies metálicas juntas. Portanto, para algumas tarefas de fabricação, este pode ser um processo caro.
O processo básico de soldagem ultrassônica pode ser descrito pelas seguintes etapas:
1. A peça a ser soldada é colocada em uma bigorna ou luminária.
2. A buzina está em contato com a peça a ser soldada.
3. Aplique pressão para manter a cabeça de solda em contato com o material de soldagem e segure-a unida.
4. A buzina emite vibrações ultrassônicas para aquecer o material. A vibração se move para cima e para baixo ou para a esquerda e para a direita em menos de um milímetro.
5. Estes materiais são soldados juntos.
6. Os chifres se retrairão e o material de soldagem pode ser removido da bigorna.
O tempo de soldagem, a pressão aplicada e a temperatura são controlados pelo computador ou microprocessador no equipamento de soldagem. O que realmente acontece durante a soldagem depende da natureza do material. Em metal, a vibração ultrassônica é transmitida paralelamente ao plano do material. O calor de fricção eleva a temperatura da superfície metálica para cerca de um terço da temperatura de fusão, mas não derrete o metal. Em vez disso, o calor remove óxidos de metal e filmes finos da superfície. Isso permite que os átomos metálicos se movam entre as duas superfícies e formem ligações que mantenham o metal unido.
No caso do plástico, a vibração é perpendicular ao plano do material, e o calor de fricção aumenta a temperatura suficiente para derreter o plástico. Moléculas plásticas se misturam e formam ligações. Após o resfriamento, as superfícies plásticas são soldadas juntas. O tempo de soldagem pode variar, mas a soldagem pode ser formada em apenas 0,25 segundos.
Os fatores influenciadores da soldagem ultrassônica incluem a frequência da onda sonora (geralmente 20, 30 ou 40 kHz), a pressão para manter o material unido, e o tempo para aplicar a onda ultrassônica (uma fração de segundo ou até mais de segundo).
Em comparação com os métodos tradicionais, a soldagem ultrassônica tem muitas vantagens. Primeiro, em comparação com outros métodos, a soldagem é realizada a baixas temperaturas. Portanto, os fabricantes não precisam gastar muito combustível ou outra energia para atingir altas temperaturas. Isso torna o processo mais barato. Também é mais rápido e seguro.
A soldagem ultrassônica não requer combustível inflamável e chamas abertas, por isso é um processo mais seguro em comparação com outros métodos de soldagem. Os trabalhadores não devem entrar em contato com gases inflamáveis ou solventes tóxicos. Em produtos eletrônicos, os fios de cobre geralmente são conectados a contatos elétricos na placa de circuito através da solda. O uso de soldagem ultrassônica pode realizar a mesma tarefa em pouco tempo sem expor os trabalhadores à fumaça da solda de chumbo negativa. Embora a exposição a sons de alta frequência possa danificar a audição dos trabalhadores, esse risco potencial pode ser facilmente reduzido colocando a máquina de solda ultrassônica em uma caixa de segurança ou gaiola e/ou usando earmuffs.
Finalmente, a soldagem ultrassônica é tão forte e durável quanto a soldagem convencional do mesmo material - esta é apenas uma das razões pelas quais este método é usado na fabricação de automóveis. Para tornar os carros mais leves e mais eficientes em termos de combustível, as montadoras estão usando o alumínio como carroceria principal. Em comparação com a soldagem tradicional, a soldagem ultrassônica pode ser usada para ligar metais em um tempo menor e a uma temperatura mais baixa.
