COMO FUNCIONA EL PROCESO ULTRASONICO
En la soldadura ultrasónica, las vibraciones de alta frecuencia se aplican a las superficies de dos partes mediante una herramienta vibratoria, comúnmente llamada "bocina" o "sonotrodo". La soldadura se produce como resultado del calor de fricción generado en la interfaz entre las partes. Las vibraciones ultrasónicas son creadas por una serie de componentes (la fuente de alimentación, el convertidor, el amplificador y la bocina) que proporcionan vibración mecánica a las partes.
La fuente de alimentación toma un voltaje de línea eléctrica estándar y lo convierte en una frecuencia de operación. En el siguiente ejemplo, utilizaremos una frecuencia de soldadura ultrasónica común de 20 kHz, aunque la soldadura puede realizarse en un rango de 15 a 60 kHz para satisfacer las necesidades especializadas. En funcionamiento, la fuente de alimentación envía energía eléctrica a la frecuencia especificada a través de un cable de RF al convertidor. El convertidor utiliza cerámica piezoeléctrica para convertir la energía eléctrica en vibraciones mecánicas a la frecuencia de funcionamiento de la fuente de alimentación. Esta vibración mecánica aumenta o disminuye según la configuración del amplificador y la bocina. La amplitud de vibración mecánica adecuada está determinada por un ingeniero de aplicaciones y se basa en los materiales termoplásticos utilizados en las piezas.
Las piezas a soldar se someten a una carga mecánica, generalmente con un actuador neumático que sostiene el impulsor y la bocina. Bajo esta carga, las vibraciones mecánicas se transmiten a la interfaz entre las superficies del material, que enfoca las vibraciones para crear fricción intermolecular y superficial. Esta fricción crea calor y una fusión posterior, que se solidifica en una unión soldada.
Los componentes básicos de un sistema ultrasónico son una fuente de alimentación, un actuador y una pila. La fuente de alimentación toma el voltaje de línea a un valor nominal de 120-240 V y lo transforma en una señal de alto voltaje y alta frecuencia. También contiene la programación necesaria para operar el actuador y la pila de manera controlada para lograr el resultado de soldadura deseado. El actuador, ya sea de accionamiento neumático o eléctrico, y disponible como una unidad de mesa independiente o integrado en un sistema automatizado, mueve el utillaje ultrasónico hacia las partes a unir. Aplica la fuerza necesaria a los materiales para ayudar a crear las condiciones de soldadura.
La pila ultrasónica completa el sistema. Transfiere energía vibratoria, a través del contacto directo con las partes, a la superficie de sellado / unión. La pila generalmente consta de tres elementos: el transductor o el convertidor (descrito anteriormente), que contiene los cristales cerámicos piezoeléctricos que oscilan a la frecuencia de la señal de alimentación aplicada. A medida que estos cristales oscilan, se expanden y contraen físicamente, creando un movimiento mecánico medible (denominado amplitud pico a pico) en el lado de salida del transductor.
La segunda sección, el amplificador, con un anillo adjunto en su parte media, cumple dos funciones: actúa como un punto de montaje para la pila en el actuador, y también sirve para amplificar o reducir el movimiento de salida creado en el transductor.
El tercer y último componente de la pila es el cuerno (sonotrodo) que contactará las partes a unir. La bocina se diseñará para coincidir con el perfil de las partes rígidas que se unirán o puede tener un perfil de sellado agregado a su cara de contacto en una aplicación de película / textil. Para cada aplicación, la bocina está diseñada para combinarse con los otros componentes de la pila para alcanzar el nivel óptimo de salida de amplitud para permitir que la soldadura ultrasónica se produzca de la manera más eficiente posible.
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