En la comedia musical de 1982 "Victor Victoria", Julie Andrews cantó un alto perfil al final del espectáculo de cabaret de su personaje en París. Sostuvo las notas, y las copas de champán en toda la habitación se rompió. Esta es una buena ilustración de cómo el tono alto o la alta frecuencia suenan materiales separados. Pero, ¿sabías que puedes usar sonido de alta frecuencia para unir materiales? La tecnología de soldadura ultrasónica se utiliza para ensamblar productos en muchas industrias, desde equipos médicos hasta zapatos deportivos y automóviles.
Por lo general, puede utilizar sujetadores como clavos, tornillos o roscas para unir el material. Esto se aplica al metal, la madera, la tela y el plástico. Para muchos plásticos, se utiliza pegamento. El pegamento forma un enlace químico entre el propio pegamento y la superficie del material plástico que se une. Los metales se pueden mantener unidos calentando otros metales como adhesivos, como la soldadura de plomo en conexiones eléctricas. Alternativamente, los metales se pueden fundir directamente (soldar) juntos; una vez que la superficie de metal fundido se enfríe, los metales se unirán. La soldadura generalmente requiere una llama abierta o antorcha para alcanzar las altas temperaturas requeridas para fundir las superficies metálicas juntas. Por lo tanto, para algunas tareas de fabricación, esto puede ser un proceso costoso.
El proceso básico de soldadura ultrasónica se puede describir por los siguientes pasos:
1. La pieza a soldar se coloca en un yunque o accesorio.
2. El cuerno está en contacto con la pieza a soldar.
3. Aplique presión para mantener el cabezal de soldadura en contacto con el material de soldadura y manténgalo unido.
4. El cuerno emite vibraciones ultrasónicas para calentar el material. La vibración se mueve hacia arriba y hacia abajo o hacia la izquierda y la derecha por menos de un milímetro.
5. Estos materiales están soldados juntos.
6. Los cuernos se retraen y el material de soldadura se puede quitar del yunque.
El tiempo de soldadura, la presión aplicada y la temperatura son controlados por el ordenador o el microprocesador en el equipo de soldadura. Lo que realmente sucede durante la soldadura depende de la naturaleza del material. En metal, la vibración ultrasónica se transmite paralela al plano del material. El calor de fricción eleva la temperatura de la superficie metálica a aproximadamente un tercio de la temperatura de fusión, pero no se derrite el metal. En su lugar, el calor elimina los óxidos metálicos y las películas delgadas de la superficie. Esto permite que los átomos metálicos se muevan entre las dos superficies y formen enlaces que mantienen el metal unido.
En el caso del plástico, la vibración es perpendicular al plano del material, y el calor de fricción aumenta la temperatura suficiente para derretir el plástico. Las moléculas de plástico se mezclan y forman enlaces. Después de enfriar, las superficies de plástico se sueldan juntas. El tiempo de soldadura puede variar, pero la soldadura se puede formar en tan solo 0,25 segundos.
Los factores de influencia de la soldadura ultrasónica incluyen la frecuencia de la onda sonora (generalmente 20, 30, o 40 kHz), la presión para mantener el material juntos, y el tiempo para aplicar la onda ultrasónica (una fracción de segundo o incluso más de un segundo).
En comparación con los métodos tradicionales, la soldadura ultrasónica tiene muchas ventajas. En primer lugar, en comparación con otros métodos, la soldadura se realiza a bajas temperaturas. Por lo tanto, los fabricantes no necesitan gastar mucho combustible u otra energía para alcanzar altas temperaturas. Esto hace que el proceso sea más barato. También es más rápido y seguro.
La soldadura ultrasónica no requiere combustible inflamable y llamas abiertas, por lo que es un proceso más seguro en comparación con otros métodos de soldadura. Los trabajadores no deben entrar en contacto con gases inflamables ni con disolventes tóxicos. En los productos electrónicos, los cables de cobre generalmente se conectan a contactos eléctricos en la placa de circuito a través de la soldadura. El uso de soldadura ultrasónica puede lograr la misma tarea en poco tiempo sin exponer a los trabajadores a los humos de la soldadura de plomo negativa. Aunque la exposición a sonidos de alta frecuencia puede dañar la audición de los trabajadores, este peligro potencial se puede reducir fácilmente colocando la máquina de soldadura ultrasónica en una caja de seguridad o jaula y / o el uso de orejeras.
Por último, la soldadura ultrasónica es tan fuerte y duradera como la soldadura convencional del mismo material-esta es sólo una de las razones por las que este método se utiliza en la fabricación de automóviles. Con el fin de hacer coches más ligeros y más eficientes en el consumo de combustible, los fabricantes de automóviles están utilizando el aluminio como el metal principal del cuerpo. En comparación con la soldadura tradicional, la soldadura ultrasónica se puede utilizar para unir metales en un tiempo más corto y a una temperatura más baja.
