Posibles dificultades en la soldadura ultrasónica de plásticos
La soldadura ultrasónica es rápida, no requiere consumibles y se puede aplicar a una amplia variedad de aplicaciones. Además, el costo del equipo es relativamente bajo. La soldadura ultrasónica puede crear soldaduras herméticas fuertes que son visualmente atractivas. Sin embargo, se deben tener en cuenta algunas consideraciones de diseño para garantizar resultados óptimos.
El daño superficial y la fractura de características pueden ocasionalmente resultar de la aplicación de energía ultrasónica a un conjunto. Además, algunas opciones de diseño pueden impedir que se formen soldaduras fuertes y consistentes. Aquí hay algunas dificultades ultrasónicas comunes y cómo prevenirlas.
Gubia parcial
La gubia ocurre cuando el ajuste entre el sonotrodo y la pieza no es correcto. Si la parte está contorneada, es importante que el contorno del sonotrodo coincida estrechamente con el contorno de la parte. Si la pieza y el sonotrodo tienen una forma diferente, el sonotrodo se apretará en la superficie de la pieza, causando marcas. Además, los bordes de los sonotrodos pueden dejar marcas de testigos.
Para evitar este tipo de marcado, puede ayudar poner un radio generoso en los bordes de la bocina y pulir el contorno del sonotrodo para que coincida con la parte. Sin embargo, consulte con el fabricante del sonotrodo antes de realizar modificaciones en la herramienta. Un sonotrodo es un instrumento acústico y, como tal, cualquier extracción de material puede interferir con su función.
Marring de textura
Si el sonotrodo se usa para contactar una superficie texturizada, esa textura podría derretirse durante la soldadura. La energía ultrasónica se concentra en pequeñas superficies de contacto, y una superficie texturizada proporciona precisamente eso. Esto hace que sea probable que parte de la superficie de la pieza se derrita cuando se expone a vibraciones ultrasónicas. Para ayudar a prevenir esto, coloque una película entre el sonotrodo y la pieza como un amortiguador.
Quema de superficie
Se pueden producir quemaduras cuando las vibraciones ultrasónicas hacen que la parte actúe como un diafragma y se arquee hacia adentro y hacia afuera a medida que las vibraciones viajan a través de la parte. Esta tensión cíclica puede provocar un calentamiento interno, lo que puede provocar una marca de quemaduras en el centro de la pieza. A menudo llamado "diafragma", es más probable que ocurra este fenómeno si la parte en contacto es delgada.
El daño a la superficie de la pieza también puede ser causado por la cavitación del aire atrapado entre el sonotrodo y la pieza. El aire que se captura entre la bocina y la superficie de la pieza puede calentarse lo suficiente como para quemar la pieza bajo la rápida compresión y expansión que ocurre cuando la bocina está vibrando.
Estos efectos a menudo pueden prevenirse mediante el uso de un émbolo nodal, que puede humedecer el centro de la pieza durante la soldadura y evitar que quede aire atrapado entre la bocina y la pieza. Un émbolo nodal es un amortiguador con resorte que se monta dentro del sonotrodo.
Debate
A medida que las piezas vibran durante la soldadura ultrasónica, cualquier área de concentración de tensión es susceptible de calentamiento. Por esta razón, una pequeña característica con radios agudos puede romper el conjunto durante la soldadura. Las paredes delgadas también se pueden quemar. Esta es la razón por la cual los ultrasonidos se pueden usar para separar partes de un corredor al contactar el bebedero con un sonotrodo.
Para evitar esto, diseñe los radios lo más grandes posible y evite usar paredes delgadas para conectar piezas grandes del ensamblaje.
Soldadura desigual
Hay algunas causas potenciales de soldadura desigual. El más común es la energía inconsistente en la unión debido a variaciones en la superficie de contacto del sonotrodo o la superficie de la unión. La energía ultrasónica viaja como una onda a través del sonotrodo hacia la parte. Si la superficie donde el sonotrodo entra en contacto con la pieza es desigual, la amplitud de la onda ultrasónica también podría ser desigual.
La amplitud es la medida del desplazamiento de pico a pico, que está directamente relacionado con la cantidad de energía ultrasónica que se aplica a la pieza. Cuando esto varía, el calor en la unión varía, y también lo hace la resistencia o la calidad de la soldadura. Esto también puede ocurrir cuando la superficie de contacto del sonotrodo es plana y uniforme, pero la distancia desde este plano a la pieza es inconsistente. La energía ultrasónica se disipa rápidamente a medida que viaja a través de la pieza, por lo que las variaciones en esta distancia de viaje conducirán a una soldadura desigual.
Otra cosa a tener en cuenta es proporcionar un diseño de junta consistente. Si la altura del director de energía o el ancho de la junta de corte no es el mismo en toda la pieza, la resistencia de la soldadura tampoco será la misma. De hecho, algunas áreas pueden no soldar en absoluto.
Finalmente, asegúrese de que no haya huecos en el diseño de la pieza entre la superficie de contacto de la bocina y la junta. La energía ultrasónica no viajará por el aire.