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Na soldagem por ultrassom de plásticos, as moléculas dos plásticoss – friction heat is generated
Na soldagem por ultrassom de plásticos, as moléculas dos plásticos são ativadas e agrupam-se novamente.

Pásticos soldar com ultrassom

A soldagem por ultrassom de plásticos é a produção de uma união do material no cordão de solda. Oscilações longitudinais em frequências de 20 kHz,
30 kHz e 35 kHz com amplitudes de ferramentas de 5 μm até 50 μm são direcionadas nos plásticos com a aplicação de força. As vibrações ultrassônicas são focalizadas através de um formato especial do componente ou da ferramenta. O nome dado a esta geometria especial do componente é direcionador da energia. Os pontos de contato na área de junção são deformados de maneira objetiva através da entrada de energia com uma alta frequência. O atrito entre as áreas em contato e dentro das cadeias de moléculas produz o calor que fará com que o material derreta.

A soldagem por ultrassom é adequada principalmente para:

  • Unir peças moldadas por injeção
  • Unir membranas
  • Prender fibras de couro, não-tecidos e outros materiais têxteis
  • Rebitar materiais de tipos diferentes
  • Produzir uniões positivas através de chanfragem
  • Prensar buchas e ímãs

Há muito tempo as uniões de rebitagem em plástico são utilizadas com êxito na fabricação industrial. O processo de rebitar produz uniões que não podem ser desfeitas, com poucas limitações de combinação de materiais, curtos tempos de processo, alta economia e grande liberdade construtiva e de técnica de processos.
As técnicas de união alternativas específicas para plásticos, como clipagem, fechos ou colagens não podem ser empregadas em muitos casos devido aos materiais utilizados, à segurança operacional ou à economia.

O processo de chanfrar por ultrassom é um procedimento semelhante ao de rebitar, mas que se diferencia dele pois não são hastes redondas ou longas que devem ser formadas através de uma peça a ser fixada, mas sim longos trajetos em paredes (retas ou também em formas radiais).

  • Direcionador da energia
    Direcionador da energia
  • Encapsulamento de massa fundida
    Encapsulamento de massa fundida

São possíveis as seguintes variantes:

Soldar peças moldadas com perfil de solda – focalização de energia através da geometria de soldagem (= direcionador da energia)
Para utilização em todas as peças moldadas por injeção, estes processos promovem a união estrutural do material. A focalização da energia de ultrassom é efetuada através do chamado direcionador da energia. Ele é composto por pontas e arestas que devem ser desenhadas na peça. A massa fundida é formada nos pontos de contato com o direcionador da energia diretamente entre as peças a serem unidas.

  • Mash joint before welding
  • Mash joint after welding

Focalização de energia através do direcionador de energia, em exemplo de mash joint.

Formar com ultrassom – focalização de energia através do sonotrodo
Estes processos são chamados rebitar, soldagem por pontos ou chanfrar. Neles, a massa fundida é produzida através do contato direto entre o contorno das superfícies de soldagem do sonotrodo e o componente termoplástico. Com esta técnica, mesmo materiais diferentes, por ex. plástico-metal, vidro-plástico são unidos por união positiva.

  • Energy focusing through sonotrode
  • Energy focusing through sonotrode

Focalização de energia através do sonotrodo, em exemplo de rebitar

ULTRASONIC FUNDAMENTALS OF PLASTICS_ENG

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  • Cordão de solda ranhura/ lingueta

    Com uma união de cordão de solda ranhura/ lingueta, geralmente são alcançadas as maiores resistências. Através da medida de folga com tolerância estreita, é produzido um efeito de capilaridade, em que a massa fundida originada preenche completamente a área da união. Este perfil de soldagem requer espessuras da parede relativamente grandes e é recomendado principalmente com as condições gerais adequadas.

  • Cordão de solda ranhura/ lingueta
    Cordão de solda ranhura/ lingueta
  • Mash joint

    Para uniões de plásticos semicristalinos com materiais de finas espessuras da parede, a união mash joint é comprovadamente a melhor. Com esta variante de junção, são obtidas soldagens altamente resistentes e com espessura geral em grandes distâncias de união.

  • Mash joint
    Mash joint

Variantes de perfil de soldagem
para os mais diversos requisitos:

  • Step joint

    Esta variante de união é relativamente fácil de realizar em moldes de injeção. Em plásticos amorfos, são produzidas com este método uniões visualmente atraentes, altamente resistentes e tão impermeáveis quanto necessário. A autocentralização dos componentes e a absorção de elevadas forças de cisalhamento e tensão são outras vantagens.

  • Step joint
    Step joint
  • Cordão de solda parede fina

    Esta junção é recomendada para componentes com espessura da parede de menos de 1,5 mm. A boa autocentralização, e a cobertura bem definida proporcionada por ela, contribuem para a alta resistência após soldar. É importante observar que a adaptação ideal da junção e a precisão na moldagem por injeção são absolutamente necessárias.

  • Cordão de solda parede fina
    Cordão de solda parede fina
  • Chanfrar

    Nem sempre é possível fazer a injeção de pinos de rebite em componentes. Para estas aplicações, chanfrar é a alternativa mais adequada. Para o processo de chanfragem, a superfície frontal do sonotrodo tem que ter um formato apropriado. A sequência do processo e os tempos do ciclo correspondem aos de rebitar. Processos de formação em grandes formatos e que incluem quase todas as possibilidades de componentes são possíveis ao chanfrar com ultrassom.

     

     

  • Chanfrar com ultrassom
    Chanfrar
  • Soldagem por pontos

    As peças moldadas a serem soldadas ficam sem pontos de soldagem preparados e sem direcionador da energia de maneira plana em relação uma a outra. A ponta do sonotrodo penetra através da placa superior até a inferior e plastifica, assim, o plástico em ambos os componentes. A massa fundida resultante acumula-se parcialmente na junção de separação e origina neste local uma união pontual.

  • Soldagem por pontos
    Soldagem por pontos
  • Rebitar

    O processo de rebitar com ultrassom permite a união rápida e limpa de peças moldadas termoplásticas com componentes metálicos ou não soldáveis.

    Assim, não são necessários quaisquer elementos adicionais de união. O calor originado no processo de rebitar pode ser rapidamente descarregado através de um sonotrodo resfriado a ar. Após o processo de rebitar propriamente dito, o sistema garante através de um tempo de retenção pré-selecionado que a massa fundida endureça completamente sob pressão estática. Desta forma, as forças de retorno são paralisadas e são obtidas uniões sem folgas.

  • Rebitar
    Rebitar