Alineacion y Nivelacion de Soldadoras Ultrasonicas

La alineación y nivelación del sonotrodo, la pieza y el dispositivo son fundamentales para una soldadura ultrasónica exitosa. Si una aplicación no está correctamente alineada y nivelada, puede producirse una soldadura excesiva en un lado de la pieza y una soldadura insuficiente en el otro. Se recomienda el siguiente procedimiento para alinear y nivelar el sonotrodo, la pieza y el dispositivo para lograr una soldadura uniforme.

ALINEACIÓN:

• Ajuste la altura del actuador aflojando las dos abrazaderas del actuador en la columna. Asegúrese de dejar suficiente espacio libre para quitar la pieza del dispositivo, pero sin exceder la longitud de carrera del actuador.

• Apriete las abrazaderas del actuador, bloqueando el actuador en su lugar.

• Afloje ligeramente los tornillos de la puerta del actuador para permitir que la bocina gire libremente. Afloje los tornillos del dispositivo para permitir que el dispositivo se mueva libremente.

• Inserte una pieza soldada en el dispositivo (se recomienda utilizar una "muestra de oro" para esta pieza, ya que esto puede acelerar la configuración).

• Elimine la presión de aire del actuador estableciendo la presión en cero.

• Baje manualmente la bocina sobre la pieza tirando hacia abajo de la bocina. Ajuste la bocina y el dispositivo según sea necesario.

• Apriete los tornillos de la puerta del actuador, bloqueando la bocina en su posición.

• Baje la bocina nuevamente sobre la pieza y realice los ajustes finales a la posición del dispositivo. Apriete los tornillos del dispositivo.

• Finalmente, ajuste el mecanismo de tope mecánico hasta que la bocina no pueda hacer contacto con el dispositivo. Asegúrese de dejar que la bocina se desplace lo suficiente para completar la soldadura. Apriete la tuerca de bloqueo en el mecanismo de tope mecánico para bloquearlo en su lugar.

NIVELACIÓN:

Se recomienda el siguiente procedimiento para nivelar con el uso de una placa niveladora Branson. Sin una placa niveladora Branson, puede ser necesario utilizar calzas para alinear correctamente la bocina y el dispositivo.

• Vuelva a colocar la bocina en su posición inicial restableciendo la presión de aire al actuador.

• Con la función Horn Down (MENÚ PRINCIPAL - HORN DOWN), presione los botones de la palma para que la bocina entre en contacto con la pieza.

• Con la bocina abajo, afloje los cuatro tornillos de bloqueo así como los cuatro tornillos de nivelación en la placa niveladora. Esto permite que la placa niveladora se 'autonivele' bajo la carga de la bocina.

• Apriete lentamente los cuatro tornillos de nivelación hasta que entren en contacto con la placa base. Apriete los cuatro tornillos de bloqueo en la placa niveladora. Presione el ícono 'Retract Horn' para que la bocina vuelva a su posición inicial.

• Inserte un trozo de papel blanco y un trozo de papel carbón entre la bocina y la pieza. Use la función Horn Down nuevamente para crear una impresión de carbón en el papel blanco. *Si no se produce una impresión visible al utilizar la función Horn Down, puede ser necesario realizar una soldadura corta de 0,050 a 0,100 segundos sobre el papel.

• Ajuste la placa niveladora hasta obtener una impresión de carbono uniforme.

 

Traducido del ingles:

Tipos de soldadura de termoplásticos.

En función del tipo de termoplásticos que queramos unir, y del uso que tengan éstos, escogeremos el más adecuado de entre los nueve tipos de soldadura que podemos realizar. Hay que considerar que cada termoplástico tiene una temperatura de soldadura y de derretimiento diferente y que nunca se pueden soldar plásticos de características distintas.

A continuación, distinguimos los diversos tipos de soldadura que existen, junto con sus características y los usos más comunes que tienen:

Soldadura por placa caliente

Su uso más común es para soldar los extremos de tubos de plástico utilizados en la distribución de gas y agua, aguas residuales y evacuación de efluentes. También es habitual en carcasas de aspiradoras, piezas de lavadoras o de automóviles y en la industria química.

 La técnica es la más corriente para unir plásticos, ya que consiste en el uso de una placa, previamente calentada, que se interpone entre las superficies a unir hasta que se reblandezcan. Para saber la temperatura, el tiempo y las presiones necesarias para cada tubería, dependiendo del diámetro, tendremos la referencia de la norma DVS2207-1.

Soldadura por aire caliente

Su uso es muy común en reparaciones domésticas en la que un objeto se ha roto en dos piezas, o también para curvar una tubería de material PVC convencional si no contamos con la pieza o el codo en el momento. Puede emplearse, además, para cambios pequeños en láminas termoplásticas. La soldadura se consigue gracias una corriente de aire caliente, una varilla de soldadura y una tobera. Aunque es sencilla, su eficacia depende de la habilidad que tenga el operario que la realiza.

Sellado por calor

El sellado de bolsas y películas de forma hermética, así como de dispositivos médicos esterilizados es el empleo más habitual del sellado por calor. Los plásticos en los que se emplean son el polipropileno o polietileno de alta densidad, que destacan por su resistencia.

 Soldadura por extrusión

La reparación de depósitos y contenedores, así como la unión de planchas, suele realizarse con soldadura por extrusión. Es un tipo de unión por aportación de material y, entre sus características principales, destaca que, en un solo paso, permite aplicar soldaduras grandes. Con ella es posible hacer soldaduras en planchas con un espesor comprendido entre 3/4mm hasta 35/40mm. La normativa que regula ese tipo de soldadura es la DVS 2209-1.

Soldadura por inyección

Es similar a la soldadura de extrusión, aunque ofrece la ventaja añadida de que se permite insertar la punta en los agujeros de defectos de plástico de diferentes tamaños.

Soldadura por ultrasonido

Las aplicaciones de este tipo de soldaduras, que se usan para componentes de escasa longitud, son variadas, desde válvulas y filtros utilizados en equipos médicos a componentes de automoción y carcasas de electrodomésticos. El método de unión son vibraciones mecánicas de alta frecuencia.

Soldadura por alta frecuencia

Es una de las técnicas con mayor número de usos, incluido el caso de grandes superficies. Las lonas de plástico, los productos inflables, las pantallas de cine o los depósitos para elementos líquidos son solo algunos ejemplos. Los materiales se sueldan gracias a la energía provocada por un campo electromagnético (27,12 MHz) y la presión que se ejerce sobre las superficies a unir.

Soldadura por láser

Piezas plásticas y películas se pueden soldar fácilmente con esta técnica. Su uso es corriente en, por ejemplo, la unión de partes del faro de un automóvil, ya que son termoplásticos transparentes. No genera vibraciones en la estructura ni requiere contacto de ningún tipo, lo que hace que sea limpio e higiénico.

Soldadura por vibración

Electrodomésticos y automóviles son habitualmente soldados con esta técnica. Casi todos los termoplásticos admiten su uso. Aplicando una presión a una frecuencia y amplitud correctas a dos piezas que se frotan entre sí, generamos el calor necesario para fundir el plástico. Cuando esto se logra, se para la vibración, se alinean las partes y el polímero, ya fundido, se deja solidificar.

Soldadura por fricción

También llamada rotacional, se emplea para ruedas de plástico o carritos de la compra. Su uso es común porque no es caro, aunque es imprescindible que al menos uno de los componentes que vamos a soldar tenga forma circular. Con uno de los componente fijo, se gira el otro a una velocidad controlada hasta que el calor de la fricción provoque la fundición del polímero y, ya en frío, la soldadura.

 

Componentes del sistema De Ultrasonido

 El sistema básico del ensamble por ultrasonido consta principalmente de cuatro componentes: 

• Generador (fuente de poder). 

• Transductor (convertidor). 

• Amplificador. 

• Sonotrodo (pieza acústica). 

Se necesita una prensa para sostener el convertidor-amplificador-sonotrodo (estaca) y un nido para sostener las piezas a unir para completar el sistema de ensamble plástico por ultrasonido. 

El generador, Aumenta la energía eléctrica convencional (120Vac, 50hz/60hz) a energía eléctrica a una frecuencia a la cual el sistema está diseñado a operar. Aunque diferentes frecuencias de operación son usadas en todo el mundo, las frecuencias más comunes usadas en la producción de manufactura son de 15000, 20000hz, 30000 o 40000hz. 

La energía eléctrica de alta frecuencia producida por el generador, es enviada a través de un convertidor, el cual cambia la energía eléctrica a movimiento mecánico vertical de baja amplitud, o vibraciones. Estas vibraciones son transmitidas al amplificador, el cual es usado para incrementar o disminuir la amplitud de las vibraciones. 

La cantidad de amplitud requerida depende del material, tipo de aplicación y el trabajo que se necesita hacer. A veces es necesario cambiar la amplitud de la vibración que va al sonotrodo, para que el resultado sea apropiado en una aplicación especifica. El amplificador incrementa o decrementa la amplitud para hacer esto posible. La cantidad de incremento en la amplitud, es expresada como la razón conocida como ganancia. 

Para esto, un amplificador de 2 a 1 unido al convertidor, duplica la amplitud de la vibración en su salida. Un amplificador de 3:1 triplica la vibración. Un amplificador de 0.5:1 decrementa la amplitud de las vibraciones a la mitad. 

Después las vibraciones son transmitidas al sonotrodo de una forma y tamaño apropiado para entregar mejor las vibraciones a la pieza. Dependiendo de su forma, el sonotrodo puede incrementar la amplitud de las vibraciones. 

En resumen, el generador provee la energía eléctrica de alta frecuencia al convertidor, el cual la transforma a vibraciones de alta frecuencia. El amplificador altera la amplitud de las vibraciones entre el convertidor y el sonotrodo para una aplicación específica. El sonotrodo es diseñado para aplicar las vibraciones a la parte a ensamblar. La figura 2 muestra la función de cada uno de los componentes básicos y como la energía es creada e incrementada. 

Figura 2. Componentes básicos y sus funciones

¿Cómo se logra la soldadura por ultrasonido?

 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: 

Figura 1. Soldadura por ultrasonido 

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.

Introduccion Ultrasonido

 El ensamble plástico por ultrasonido es la unión o reformación de termoplásticos mediante el calor generado por un movimiento mecánico de alta frecuencia. Esto se logra convirtiendo la energía eléctrica a movimiento mecánico de alta frecuencia (vibraciones), las cuales crean calor en el punto de unión. Las vibraciones cuando son aplicadas a una parte bajo presión/fuerza, crean calor en la interferencia causando que el plástico que está en el punto de unión se derrita, creando una unión molecular entre los componentes plásticos. 

La mayoría de las personas están familiarizadas con lo que ocurre cuando un material es golpeado continuamente con un martillo. Si el impacto es muy fuerte y ocurre frecuentemente, el objeto de metal empezara a calentarse. Si esta acción continua, la temperatura del metal se elevara drásticamente. El objeto de metal se calienta porque sus moléculas se mueven o vibran a una velocidad que causa un incremento de temperatura. 

De acuerdo con las leyes básicas de la física, la verdadera definición de calor es “la energía asociada con el movimiento aleatorio o vibraciones de las moléculas”. Teóricamente, solamente en cero absoluto (-273ºC) no hay movimiento molecular. Por lo tanto, en la práctica las moléculas de cualquier sustancia están vibrandoconstantemente. La velocidad de la vibración molecular en una sustancia determina su temperatura. Mientras más vibren las moléculas más caliente es la sustancia. En el ejemplo anterior, el impacto del martillo causa una vibración molecular en el metal, que incrementa su temperatura. Enfocando las vibraciones de alta frecuencia a un área especificada de un termoplástico, las moléculas del material son “agitadas” y la temperatura se incrementa hasta que el material se derrita y se forme una unión (soldadura) o que tome la forma del sonotrodo (reformación). 

Como el ensamble por ultrasonido es un proceso relacionado con el calor, alguno de los principios de la soldadura por calor son los mismos. La diferencia principal es como se introduce el calor al área deseada. Con el resultado, el sonotrodo transmite vibraciones de alta frecuencia que debe atravesar el material y concentrarse en el área de unión deseada, causando que el calor se desarrolle en el material por sí solo.