Uma introdução à soldagem ultrassônica de plásticos

A soldagem ultrassônica é um método de união de duas peças feitas do mesmo material ou de materiais quimicamente compatíveis usando vibrações ultrassônicas de alta frequência que criam uma solda de estado sólido entre elas. A vantagem de usar esta técnica com plásticos é que em segundos uma ligação de alta resistência, estanque a gás e água é formada sem parafusos, cola, roscas, solda ou qualquer outro tipo de material de ligação. As peças soldadas não precisam ser deixadas em um gabarito para cura, tornando-as imediatamente utilizáveis ​​em uma linha de automação. A soldagem ultrassônica de plásticos é um processo ecologicamente correto que consome muito pouca energia enquanto produz uma solda econômica, permanente e limpa. O processo é usado nas indústrias elétrica, de informática, automotiva, aeroespacial, médica e de embalagens, para citar alguns.

Uma máquina de solda ultrassônica é composta por um conjunto de transdutor chamado pilha. Isso é feito de três componentes:um sonotrodo, um booster e um chifre de solda. O sonotrodo é a fonte de vibração. Dentro dele, há discos de cerâmica piezoelétricos presos em um sanduíche de placas de metal presas firmemente a um cilindro de titânio. Eletricidade de alta frequência é então alimentada por meio de um cabo do módulo de energia do sistema. Como isso não cria vibração suficiente para obter uma temperatura de fusão para a maioria das resinas termoplásticas, um booster é usado para amplificar as vibrações de entrada para a proporção necessária para o processo de soldagem. O chifre de solda transfere a energia das vibrações para as peças termoplásticas. O chifre de solda é projetado para combinar com os contornos das peças de trabalho específicas. Atenua a vibração para um valor específico e aplica as forças necessárias para fazer o processo funcionar.

Este processo de soldagem depende dos plásticos usados, amolecendo, mas não derretendo, portanto, é mais adequado para termoplásticos e não para polímeros termofixos. A maioria dos termoplásticos tem uma estrutura amorfa com algum grau de cristalinidade, o que significa que algumas áreas têm uma estrutura ordenada. Os termoplásticos amolecem em uma ampla faixa de temperaturas e têm uma temperatura de transição vítrea. Os polímeros termofixos são cristalinos e têm um ponto de fusão distinto. Um polímero cristalino permanecerá sólido até atingir seu ponto de fusão e então derreterá de uma vez. Os termoplásticos amorfos também têm menor gravidade específica, menor resistência à tração e módulo de tração, maior ductilidade e resistência ao impacto e menor resistência à fluência em comparação com a maioria dos polímeros cristalinos. Por exemplo, ABS, acrílico, policarbonato e PVC são polímeros amorfos com pouca ou nenhuma estrutura cristalina. Esses plásticos são adequados para soldagem ultrassônica. A soldagem ultrassônica de duas peças feitas do mesmo material plástico geralmente obterá o melhor resultado. No entanto, em alguns casos, dois termoplásticos diferentes podem ser soldados usando ultrassom, por exemplo, quando os materiais são quimicamente compatíveis e têm pontos de fusão semelhantes. Uma das melhores combinações de plásticos para este tipo de soldagem é o ABS e o acrílico.

Polímeros como PE, PP, PE e PIA são cristalinos e tendem a absorver vibrações antes que a energia do soldador ultrassônico possa passar para o local de soldagem. Portanto, é difícil unir qualquer um deles usando este tipo de soldagem. Uma das combinações mais comumente solicitadas é polietileno e polipropileno, mas ambos são cristalinos e não são quimicamente compatíveis.

A soldagem sônica é usada para fazer isqueiros de butano, brinquedos, pipetas e cateteres intravenosos. As partes superiores dos calçados esportivos são freqüentemente feitas com soldagem ultrassônica em vez de costura ou colagem. O processo de fabricação de eletrodomésticos exige que muitas peças de plástico sejam unidas. Exemplos desse processo incluem a tela do painel frontal de uma máquina de lavar e as duas metades de uma roda de bomba. Na indústria automotiva, existem centenas de usos para a soldagem sônica, incluindo a soldagem de peças de lanternas traseiras, painel de instrumentos e pára-choques. Há relatos de que a Apple está procurando usar essa técnica para fazer seus fones de ouvido, tendo usado o processo com sucesso em alguns de seus outros produtos. Isso dará aos fones de ouvido uma aparência mais simples.

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