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Soldadura ultrasónica de plástico

1965-12-21
  • Robert Soloff
  • Seymour Linsley
Máquina de soldadura por ultrasonidos para unir componentes de plástico en una fábrica, Polymer Technology.

La soldadura por ultrasonidos une plástica mediante vibraciones acústicas de alta frecuencia, normalmente entre 15 kHz y 70 kHz. Las vibraciones se aplican a las piezas sujetas bajo presión, generando un intenso calor por fricción en su interfaz. Este calor localizado funde rápidamente las termoplástico. Una vez que cesa la vibración, el material fundido se solidifica bajo presión, creando una soldadura sólida y resistente sin necesidad de adhesivos ni fijaciones.

El núcleo de un sistema de soldadura por ultrasonidos consta de una fuente de alimentación (generador), un transductor (convertidor) que transforma la energía eléctrica de alta frecuencia en vibraciones mecánicas, un amplificador para amplificar estas vibraciones y un sonotrodo (o sonotrodo) que transmite la energía a la pieza. El proceso es extremadamente rápido, con tiempos de soldadura a menudo inferiores a un segundo. Un aspecto crítico del éxito de la soldadura por ultrasonidos es el diseño de la unión. Las piezas suelen moldearse con "directores de energía": pequeñas crestas triangulares afiladas en una de las superficies. Estas características concentran la energía ultrasónica, iniciando una fusión rápida y garantizando una unión uniforme. Esta técnica es la más adecuada para polímeros amorfos como el ABS, el poliestireno y el policarbonato, ya que su estructura molecular aleatoria permite una transmisión eficaz de la energía vibratoria. Los polímeros semicristalinos, como el polietileno y el polipropileno, también pueden soldarse, pero requieren mayores niveles de energía debido a su estructura ordenada, que amortigua las vibraciones. El proceso es limpio, energéticamente eficiente y muy repetible, lo que lo hace ideal para la fabricación automatizada de grandes volúmenes.

UNESCO Nomenclature: 3322
- Tecnología de polímeros

Tipo

Proceso físico

Disrupción

Revolucionario

Utilización

Uso generalizado

Precursores

  • descubrimiento de la piezoelectricidad por Jacques y Pierre Curie
  • Desarrollo de transductores ultrasónicos de alta potencia para sonar
  • comprensión de la fricción y la generación de calor
  • avances en electrónica de alta frecuencia para la generación de energía

Aplicaciones

  • componentes automotrices (paneles de instrumentos, paneles de puertas)
  • dispositivos médicos (filtros, catéteres, mascarillas)
  • dispositivos electrónicos (carcasas de teléfonos, conectores)
  • bienes de consumo (juguetes, embalajes)
  • Unión de textiles y tejidos (no tejidos)

Patentes:

  • US3224916A

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Relacionado con: soldadura por ultrasonidos, vibración acústica, soldadura por fricción, termoplásticos, sonotrodo, director de energía, unión de polímeros, soldadura de alta frecuencia, soldadura en estado sólido, ensamblaje de plásticos.

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