La soldadura por ultrasonido se logra convirtiendo energía eléctrica de alta frecuencia a movimiento mecánico de alta frecuencia. El movimiento mecánico, junto con la fuerza aplicada, crean calor en las superficies de contacto (Director de energia) de los componentes plásticos, logrando que el material plástico se derrita y forme una unión molecular entre las dos piezas. El generador es alimentado por la línea de voltaje de CA de 50 o 60 hertz la cual es convertida a 15000, 20000, 30000 o 40000 hertz. Esta energía eléctrica de alta frecuencia es enviada a un transductor (convertidor) piezoeléctrico, el cual convierte la energía eléctrica a vibraciones mecánicas. Estas vibraciones cuando son aplicadas a una parte bajo fuerza/presión, van a crear calor causando que el plástico se derrita en el área de unión. Cuando el plástico se enfrié, se creara una unión molecular entre los componentes. La soldadura por ultrasonido, es la aplicación más común del ensamble por ultrasonido. Al soldar el sonotrodo hace contacto con una de las piezas, una fuerza es aplicada y las vibraciones ultrasónicas viajan a través del material generando calor en el área de unión entre las dos piezas. El material de plástico se derrite y fluye entre las superficies de ambas partes. Cuando las vibraciones cesan, el plástico se solidifica y las dos piezas quedan unidas. La figura 1 muestra el proceso de soldadura por ultrasonido detalladamente:
1. Los dos materiales termoplásticos a unir, son colocados juntos, uno arriba del otro en un soporte llamado nido.
2. Un componente de titanio o aluminio llamado sonotrodo, hace contacto con la parte de plástico superior.
3. Una presión controlada es aplicada por el sonotrodo empujando las dos piezas de plástico contra el nido.
4. El sonotrodo esta vibrando verticalmente, 15 khz, 20khz, 30khz o 40khz dependiendo de la maquin, a una distancia medida en milésimas de pulgada (micrones) por un predeterminado tiempo llamado tiempo de soldadura. Las vibraciones mecánicas son dirigidas al punto de contacto de las dos partes. Las vibraciones mecánicas son transmitidas a través del material termoplástico al punto de unión para crear calor, cuando la temperatura en el punto de unión alcanza el punto de fusión, el plástico se derrite, fluye y las vibraciones cesan. Esto permite que el plástico derretido se enfrié y se solidifique.
5. La fuerza ejercida sobre las piezas, se mantiene por un tiempo predeterminado permitiendo que las piezas se unan, logrando una unión molecular. Este se conoce como tiempo de sostenimiento. Al cual se le puede aplicar otra fuerza mayor para mejorar la fuerza de unión entre los materiales. Esto se logra usando una doble presión sobre el material.
6. Una vez que el plástico halla solidificado, la fuerza ejercida sobre las piezas se elimina y el sonotrodo se retracta. Las dos piezas de plástico ahora están unidas como si hubieran sido moldeadas juntas y son removidas del nido como una pieza.
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