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Soldagem ultrassônica de plástico

1965-12-21
  • Robert Soloff
  • Seymour Linsley
Máquina de solda ultrassônica unindo componentes plásticos em uma fábrica, Polymer Technology.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

A soldagem ultrassônica une plásticos usando alta frequência acústico vibrations, typically between 15 kHz and 70 kHz. The vibrations are applied to parts clamped under pressão, generating intense frictional heat at their interface. This localized heat rapidly melts the termoplásticoAssim que a vibração cessa, o material fundido solidifica sob pressão, criando uma solda forte em estado sólido sem a necessidade de adesivos ou fixadores.

O núcleo de um sistema de soldagem ultrassônica consiste em uma fonte de alimentação (gerador), um transdutor (conversor) que transforma energia elétrica de alta frequência em vibrações mecânicas, um amplificador para amplificar essas vibrações e um sonotrodo (ou sonda) que transmite a energia para a peça de trabalho. O processo é extremamente rápido, com tempos de soldagem frequentemente inferiores a um segundo. Um aspecto crítico para o sucesso da soldagem ultrassônica é o projeto da junta. As peças são frequentemente moldadas com "diretores de energia" — pequenas saliências triangulares afiadas em uma das superfícies. Essas características concentram a energia ultrassônica, iniciando uma fusão rápida e garantindo uma ligação uniforme. A técnica é mais adequada para polímeros amorfos como ABS, poliestireno e policarbonato, pois sua estrutura molecular aleatória permite a transmissão eficiente da energia vibracional. Polímeros semicristalinos como polietileno e polipropileno também podem ser soldados, mas exigem níveis de energia mais elevados devido à sua estrutura ordenada, que amortece as vibrações. O processo é limpo, energeticamente eficiente e altamente repetível, tornando-o ideal para a fabricação automatizada em grande volume.

UNESCO Nomenclature: 3322
Tecnologia de Polímeros

Tipo

Processo físico

Interrupção

Revolucionário

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Descoberta da piezoeletricidade por Jacques e Pierre Curie
  • Desenvolvimento de transdutores ultrassônicos de alta potência para sonar
  • Compreensão do atrito e da geração de calor
  • avanços na eletrônica de alta frequência para geração de energia

Aplicações

  • componentes automotivos (painéis de instrumentos, painéis de portas)
  • dispositivos médicos (filtros, cateteres, máscaras)
  • dispositivos eletrônicos (capas de telefone, conectores)
  • bens de consumo (brinquedos, embalagens)
  • União de têxteis e tecidos (não tecidos)

Patentes:

  • US3224916A

Ideias de Inovação Potencial

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Relacionado a: soldagem ultrassônica, vibração acústica, soldagem por fricção, termoplástico, sonotrodo, direcionador de energia, união de polímeros, soldagem de alta frequência, soldagem no estado sólido, montagem de plásticos.

Contexto histórico

Soldagem ultrassônica de plástico

1960
1960
1963
1965-12-21
1970
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1962
1964
1970
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(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

Princípios relacionados à invenção, inovação e tecnologia

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