soldado de plásticos por ultrasonido

SOLDADO DE PLÁSTICOS POR ULTRASONIDO
01 Noviembre 2007
En esta edición...
:: ¿Qué es el soldado por ultrasonido?
:: La generación del ultrasonido
:: Aplicaciones
:: Herramentación
En esta ocasión platicaremos de la tecnología de ensamble de termoplásticos más
comúnmente usada para todo tipo de aplicaciones. Es importante mencionar que, aún
cuando hay muy diversos métodos de soldado de plásticos, el soldado por ultrasonido ha
demostrado ser una tecnología eficiente, flexible y económica.
Jorge Erdmann R.
-INDUMA-
¿Qué es el soldado por ultrasonido?
El ensamble ultrasónico de plásticos es la unión o el reformado de termoplásticos por
medio del uso de calor generado a partir de movimiento mecánico de alta frecuencia. Esto
se logra convirtiendo energía eléctrica en vibración que crea calor por fricción entre dos
piezas plásticas empatables.
Esta vibración, al ser aplicado bajo presión a una pieza, causa que el director de energía se
funda. Una vez que hemos logrado su fusión, lo mantenemos bajo presión para permitir
que el plástico se enfríe y lograr una unión molecular entre las piezas de plástico.
La generación del ultrasonido
Todas las máquinas de ultrasonido trabajan de la siguiente forma; el generador cambia la
electricidad de alimentación (60 Htz) en una señal eléctrica, a la frecuencia de operación del
sistema. La energía eléctrica de alta frecuencia producida por el generador es enviada por
medio del cable RF al convertidor, que cambia la energía eléctrica en movimiento mecánico
vertical de baja amplitud o vibración. Esta vibración es transmitida al modulador o booster.
El modulador o booster tiene dos propósitos, el primero es incrementar o disminuir la
amplitud de la vibración, el segundo es sostener el ensamble del cañón dentro de la prensa.
La amplitud requerida depende del material y el tipo de aplicación. Por ejemplo un
modulador o booster de 2 a 1 unido al convertidor duplicará la amplitud de la vibración
mecánica que sale del convertidor, que generalmente es de 20 a 25 micrones, llevándola al
doble; un material amorfo como el policarbonato puede requerir entre 40 y 50 micrones
para soldar, mientras que uno cristalino, como el polipropileno, puede requerir de arriba de
60. Enseguida la vibración incrementada o disminuida es transmitida al sonotrodo. El
sonotrodo está diseñado para empatar el tamaño y la forma de la pieza y llevar la vibración
a la pieza.
Aplicaciones
Los equipos de soldado por ultrasonido son usados en muy diversos tipos de aplicación;
unión de textiles, unión de piezas, ensamble de insertos metálicos, corte y suajado de
plásticos y corte de alimentos, entre otros.
Aún cuando la configuración básica de un equipo de ultrasonido es la misma, las
combinaciones en las características son infinitas y hay que seleccionarlas específicamente
para la aplicación. Algunos puntos importantes a considerar cuando se está seleccionando
un equipo, son:
1.- El tipo de sistema que se requiere; prensa automática, lápiz o pistola manual,
componentes para automatización, cabezal de corte y soldado de filmina y textiles, etc.
2.- La frecuencia de operación; generalmente de 20 Khtz, 35 o 40 Khtz (dependiendo del
fabricante), y 70Khtz.
3.- La potencia del generador, que generalmente llega hasta los 3000 Watts en equipos de
20 Khtz. Aunque la mayor parte de las aplicaciones usan menos de 2000 Watts.
4.- Las opciones de control; por tiempo, energía, cota constante o desplazamiento; y las
herramientas de SPC, y certificación que tenga la propia máquina.
Herramentación
Como la mayoría de los procesos de ensamble, la herramentación de un equipo debe ser
hecha específicamente para la aplicación. Los tres puntos principales a considerar en la
herramentación de un equipo de ultrasonido son:
1.
2.
3.
El sonotrodo, su material, tamaño y tipo.
El booster y la relación de aumento de amplitud.
Los accesorios adicionales como indexadores, nidos retráctiles, etc.
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