Guia Prático de Soldagem
por Ultra-som
ÍNDICE
1. Noções básicas
pág.03
1.1 Som
pág.03
2. Energia ultra-sônica
pág.03
2.1 Soldagem de termoplásticos
3. Equipamento
pág.03
pág.04
3.1 Fonte geradora
pág.04
4. Generalidades
pág.05
5. Gerador
pág.05
5.1 Fonte de corrente continua
5.2 Amplificador de potência
5.3 Circuito de proteção e controle
5.4 Unidade de saída
5.5 Sintonia
5.6 Transdutor
5.7 Transformador acústico
pág.06
pág.07
pág.07
pág.07
pág.07
pág.08
pág.08
6. Sonotrodo
pág.09
7. Modelos básicos
pág.10
7.1 Sonotrodo combinado
7.2 Sonotrodo exponencial
7.3 Sonotrodo catenoidal
7.4 Sonotrodo retangular
7.5 Sonotrodo cilíndrico
pág.10
pág.11
pág.11
pág.12
pág.12
8. Fabricação de sonotrodo
pág.12
12. Molde de sustentação
pág.13
10. Soldagem p/ ultra-som e suas Características
pág.13
10.1 Tabela de compatibilidade
pág.14
11. Termoplásticos: desenho de juntas para soldagem por ultra-som
pág.16
11.1 figura 01
11.2 figura 02
11.3 figura 03
11.4 figura 04
11.5 figura 05
11.6 figura 06
11.7 figura 07
pág.16
pág.16
pág.17
pág.17
pág.18
pág.18
pág.19
12. Inserção de buchas metálicas
pág.19
13. Rebitagem
pág.20
Sonitron, qualidade que não solta mais!
2
1.
Noções básicas
1.1 Som
Todo movimento provoca um som e todo som provoca um movimento. Nem todos os sons são audíveis e ultrasom significa além do som, ou seja, além do limite audível do ser humano. O limite de audição de um ser
humano é de aproximadamente 18.000 Hz (ciclos por segundos), ultra-som é todo som acima de 18.000 Hz.
As primeiras aplicações do ultra-som no campo industrial surgiram logo após a Segunda Guerra Mundial, com o
lançamento no mercado do detector de trincas por ultra-som. A limpeza e desengraxamento de peças por ultrasom vieram logo em seguida, assim como muitas outras aplicações em testes não destrutivos (NDT), analises
biológicas, emulsificações e muitas outras aplicações. A soldagem de termoplásticos rígidos só foi totalmente
desenvolvida em 1968.
Os princípios básicos de processamento de peças termoplásticas por ultra-som, ou seja, a técnica de
processamento, requer o conhecimento dos equipamentos empregados, resinas termoplásticas e um estudo
sobre o desenho de juntas de soldagem.
Os equipamentos ou soldadoras ultra-sônicas são compostos de três componentes básicos:
1. Fonte geradora (gerador ultra-sônico)
2. Conjunto acústico (transdutor, transformador acústico e sonotrodo).
3. Prensa pneumática (com controle eletrônico)
A fonte geradora alimenta o transdutor com energia elétrica de alta freqüência (20.000 Hz). O transdutor por sua
vez transforma a energia elétrica em energia mecânica de alta freqüência (vibração 20.000 Hz). Acoplado ao
transdutor temos uma haste metálica chamada de transformador acústico, cuja função é modificar a amplitude de
vibração transmitida ao sonotrodo de modo a aumentar ou diminuir a amplitude da vibração aplicada à peça. O
conjunto acústico (composto de transdutor, transformador acústico e sonotrodo) é fixado a prensa pneumática
que tem por função pressionar o sonotrodo sobre a peça a ser soldada e afastá-lo logo após o termino do ciclo
de soldagem.
2.
Energia ultra-sônica
2.1 Soldagem de Termoplásticos
A quantidade de energia aplicada ao termoplástico depende basicamente da velocidade de contato entre a peça
e o sonotrodo, variando alternadamente de forma senoidal. A velocidade na face do sonotrodo é proporcional ao
produto: Amplitude do deslocamento pela freqüência constante. A velocidade da face varia diretamente com a
amplitude de deslocamento.
Sonitron, qualidade que não solta mais!
3
A quantidade de energia mecânica (vibração), aplicada à peça é o produto da velocidade do sonotrodo pela força
de reação ao movimento do sonotrodo produzida pela peça, dentro de certos limites essa força de reação é
relacionada à pressão exercida pela prensa pneumática sobre a peça e também é função da área e do material a
ser soldado. O produto força-velocidade determina o fluxo de energia mecânica sobre a peça, porem para
obtermos um resultado ideal devemos considerar que cada aplicação requer uma relação especifica de força e
velocidade, ou seja, a seleção da pressão e amplitude de vibração apropriada, para cada aplicação.
Um sonotrodo vibrando livremente no ar requer pouquíssima energia, porem quando aplicamos uma carga
mecânica ao sonotrodo, uma carga elétrica proporcional é aplicada na fonte geradora. Essa é uma característica
das modernas soldadoras de termoplásticos que empregam controle automático de amplitude.
A carga de um sonotrodo pode ser comparada à carga de uma serra elétrica circular. A serra sem carga gira livre
e consome pouca corrente elétrica, mas a corrente vai aumentando proporcionalmente com a carga aplicada a
serra. Uma maior carga é exigida do motor para que ele mantenha a velocidade (RPM), quando um maior torque
é exigido. Se exigirmos uma carga superior àquela que o motor pode fornecer, a serra irá perder a rotação e o
motor poderá até para, uma soldadora ultra-sônica se comporta da mesma maneira, se a amplitude ou a pressão
provocar uma condição de sobrecarga o sonotrodo deixa de fornecer energia para a peça a ser soldada.
Usando freqüências ultra-sônicas podemos dosar grandes quantidades de energia em uma determinada carga
sem necessitar de grandes deslocamentos ou forças. Um kilowatt de potencia fornecida a um sonotrodo vibrando
20.000 vezes por segundo, a uma distancia de 0,0125 mm requer uma força de reação da carga de 25 kg. Isto
equivale a aproximadamente 4.000 Kg de força exercida através de uma distância de 25 mm durante um
segundo.
O uso do ultra-som possibilita a dosagem de grandes quantidades de energia a uma peça termoplástica sem
produzir deformações, rachaduras ou tensões no material.
3.
Equipamento
A soldadora de termoplásticos por ultra-som é composta de três componentes básicos: fonte, conjunto acústico e
prensa pneumática.
3.1 Fonte Geradora
A fonte geradora ou gerador ultra-sônico transforma os 60Hz da rede elétrica em energia elétrica de alta
freqüência. A maioria dos equipamentos fabricados para processamento de termoplásticos opera com freqüência
de 20.000 Hz. As fontes geradoras são hoje projetadas com modernos componentes em estado sólido, sendo
mais eficientes e mais seguras do que as anteriormente fabricadas com válvulas.
No caso de uma fonte geradora para uso externo ou para equipamentos especiais, temos uma caixa com painel
onde estão montados os controles como: chave liga-desliga, ajuste de sintonia, teste de ultra-som, teste
pneumático, indicador de carga, indicador de sobrecarga e os controles do programador de tempo.
Sonitron, qualidade que não solta mais!
4
As modernas fontes geradoras estão equipadas com um modulo de controle e proteção, cuja função é detectar e
corrigir condições irregulares de funcionamento, dando maior segurança ao equipamento. Esse módulo impede
que a fonte seja ativada com cargas acima da capacidade de trabalho, impede também que a fonte seja ativada
com o conjunto fora de sintonia, com sonotrodo inadequado, soltou ou trincado.
As fontes geradoras são projetadas para alimentar o transdutor de forma que o mesmo vibre com uma amplitude
especifica (0,0125mm) e constante. É muito importante que a amplitude do sonotrodo permaneça constante sob
a pressão que é aplicada durante o período de soldagem. Se no momento de aplicação da carga no sonotrodo a
amplitude for reduzida, a quantidade de energia transmitida para a área de soldagem também será reduzida,
ocasionando uma soldagem fraca ou aumentando o ciclo de soldagem.
A fonte geradora deve manter a amplitude do transdutor sempre constante dentro de sua potencia especifica de
operação.
A potencia das fontes geradoras é dada em watts de saída, que são medidos na face radiante do sonotrodo com
carga aplicada. As fontes geradoras são constituídas com potencias que variam de 100 a 2000 watts de saída a
20.000 Hz. Porém devemos observar que o uso de uma fonte geradora de grande potencia, não significa que
essa maior potencia será transmitida para a carga ou soldagem, pois sabemos que é a carga que determina a
potencia necessária.
A potencia exigida de duas fontes geradoras com potencia de saída maior ou menos será sempre a mesma, a
menos que sejam modificadas as condições de carga (amplitude do sonotrodo, pressão, etc.).
4.
Generalidades
Existe uma grande quantidade de modelos e tipos de fontes geradoras de ultra-som. Como todos os aparelhos
eletrônicos estes também participam do avanço tecnológico, introduzindo na sua fabricação, componentes ou
circuitos modernos, os quais diminuem as dimensões físicas dos equipamentos, aumentando a sua
confiabilidade e eficiência.
Os primeiros geradores produzidos pela Sonitron usavam certos componentes disponíveis na época, que não
permitiam um desenho da máquina com as características atuais no momento, a empresa produz maquinas
convencionais para soldagem de plásticos e sistemas automáticos de produção, cujos comandos são totalmente
eletrônicos.
5.
Gerador
Para se obter o efeito desejado na face do sonotrodo, ou seja, vibrações mecânicas de elevada intensidade e
freqüência são necessárias uma fonte geradora. Esta é constituída por diversos circuitos e, na figura 01 é
representada em blocos.
Através do diagrama, pode-se observar que a rede de alimentação é aplicada à fonte de corrente continua (I),
posteriormente ao amplificador de potencia (II) é ao circuito de proteção e controle (III). No amplificador de
Sonitron, qualidade que não solta mais!
5
potencia aparece um sinal com elevada corrente e elevada tensão. Este sinal é aplicado ao transdutor (VI) via
unidade de saída (IV). Da unidade de saída, tomam-se amostras do sinal de saída e através da sintonia (V) é
ajustado convencionalmente realimentado o amplificador de potencia (II) e o circuito de proteção e controle (III).
A seguir, os diversos estágios que compõem a fonte geradora serão analisados separadamente.
5.1 Fonte de Corrente Contínua
A maioria dos aparelhos eletrônicos, como radio gravadores, aparelhos de som, TV, etc, utilizam para a
alimentação corrente alternada de 110 V. Todavia, para uso industrial normalmente são fornecidas redes com
tensões mais elevadas, por exemplo: 220V, 380V, 440V, e outras. Estas tensões são reduzidas para valores
convenientes através de circuitos adequados e convertidas em corrente continua, semelhante a uma pilha
elétrica. Esta conversão é efetuada na fonte de corrente continuam, que transforma a corrente alternada de 60Hz
para um determinado valor de corrente constante. Esta alimenta todos os circuitos do gerador.
III
Circuito de proteção e
controle
220V
I
II
Fonte de corrente
continua
IV
Amplificador de
Potência
V
Unidade de
Saída
VI
Transdutor
Figura 01
Sintonia
Sonitron, qualidade que não solta mais!
6
5.2 Amplificador de Potência
O amplificador de potencia pode ser considerado como o principal circuito do gerador, pois através dele obtémse o sinal de alta freqüência e potencia, que será aplicado ao transdutor e formado basicamente por transistores
especiais e alguns componentes como transformador de pulsos, resistores, capacitadores e diodos.
O amplificador de potencia é semelhante ao amplificador de áudio utilizado para musica. A principal diferença é
que o amplificador de áudio é projetado par amplificar sinais em toda a faixa da audição humana, que
compreende freqüências de aproximadamente 16 Hz a 18.000 Hz. Por outro lado, o amplificador de potencia que
equipa a máquina, amplifica uma única freqüência, ou seja, 20.000 Hz, portanto acima do limiar do ouvido médio
humano. Entretanto esta freqüência exige do circuito requisitos particulares para um funcionamento correto.
5.3 Circuito de Proteção e Controle
Este estágio como o próprio nome sugere, é destinado a evitar danos aos componentes do amplificador, quando
eventualmente ocorrer uma anormalidade em razão de um sonotrodo trincado, solto ou inadequado; conjunto
fora de sintonia; uso impróprio do equipamento ou pressão pneumática excessiva. O circuito detecta estas
irregularidades e impede que o amplificador de potencia seja ativado.
5.4 Unidade de Saída
O sinal gerado no amplificador é aplicado ao conversor via unidade de saída, apresentar perdas significativas.
Esta unidade é parte integrante do amplificador, todavia é montada separadamente em virtude dos elevados
potenciais e correntes, que aparecem em seus terminais. Basicamente é construída por um transformador e
alguns componentes selados com epóxi após a calibração, para evitar desvios de alinhamento devido a esforços
de curto circuito entre as bobinas e a penetração de umidade entre os componentes eletrônicos.
5.5 Sintonia
A máquina de soldagem por ultra-som é equipada com dispositivo acessível através de um botão no painel, cuja
finalidade é ajustar a correta sintonia do conjunto acústico com o amplificador.
Esta operação é denominada de sintonização e poderá ser considerada como a seleção de uma emissora de
radiofusão no receptor. Normalmente não seria necessário este ajuste porque a freqüência de operação da
máquina é única, isto é, 20.000khz. Porém como há variações nos diversos tipos de sonotrodo ou no material
usado na fabricação, sempre aparece um desvio da freqüência nominal, para mais ou menos. Isto provocaria
perda de potencia, caso a freqüência da maquina fosse fixa.
Através do botão de sintonia, ajusta-se exatamente a freqüência do sonotrodo ou do conjunto acústico com a
maquina. Este desvio é de aproximadamente 65 Hz abaixo e 35 Hz acima de 20 Khz.
O conjunto de sintonia também é parte integrante do amplificador de potencia e é formado por uma bobina
associada a um sistema mecânico.
Sonitron, qualidade que não solta mais!
7
5.6 Transdutor
Transdutor em geral é o nome de certos dispositivos que possuem a qualidade de transformar determinada
grandeza em outra, com características completamente diferentes, com efeito, o transdutor utilizado em ultrasom, tem como propriedade, modificar para vibrações mecânicas o sinal elétrico aplicado sobre ele. Para isto, o
referido transdutor é composto por cristais cerâmicos montados numa base com configuração adequada.
Quando os cristais são submetidos a um campo eletrostático, se estabelecem tensões mecânicas ao longo de
certo eixo. Reciprocamente, se estes cristais são sujeitos a esforços mecânicos sobre sua superfície, aparecem
cargas elétricas, este fenômeno em física é conhecido como piezoeletricidade e foi descoberto em meados de
1880 pelo casal Curie.
Para o aproveitamento deste efeito, é necessário que todas as partes que compõem um transdutor, estejam
sintonizadas em determinada freqüência fixada pelo numero de elementos piezoelétricos, tipo do material
metálico empregado e pressão mecânica do conjunto.
São aplicados nos transdutor elevados potenciais e correntes, em razão disto é acondicionado em um invólucro
metálico e suas conexões são fabricadas com matérias de boa qualidade para evitar choque elétrico perigoso.
5.7 Transformador Acústico
O sucesso do processamento de termoplásticos por ultra-som depende sempre da amplitude da vibração na face
do sonotrodo. Quando variamos essa amplitude, variamos também a velocidade e dessa forma podemos gerar
maior ou menor quantidade de calor na junta de soldagem.
A fabricação de um sonotrodo com amplitude de vibração ideal para soldagem de uma determinada peça, é uma
tarefa bastante difícil, pois muitas são as variáveis.
Para facilitar a ajustagem do equipamento e fazer com que o sonotrodo vibre com uma amplitude ideal para
soldagem de uma determinada peça, usamos uma haste metálica (duralumínio) com comprimento de meia onda
e com uma determinada variação de massa nas secções de um e de outro lado do plano nodal, a esta peça
damos o nome de transformador acústico.
Nas soldadoras de plásticos Sonitron o transformador acústico é parte integrante do conjunto acústico
(transdutor+transformador+sonotrodo), pois o conjunto é fixado no carro de trabalho através do anel nodal do
transformador acústico.
Um jogo de transformadores acústicos é composto de seis transformadores cada qual com sua relação de
variação de amplitude, que vai de 0,5 a 2,5 vezes a amplitude de saída do transdutor.
Para fácil identificação são anodizados em seis cores diferentes que codificam sua relação de amplificação. O
transformador acústico verde tem a relação de amplificação 1:1 dessa forma não irá modificar em nada a
amplitude de vibração entre transdutor e sonotrodo, porém deve ser usado por fazer mecanicamente parte do
conjunto.
Sonitron, qualidade que não solta mais!
8
Aumenta
Relação
Amplitude Haste
de
Cor
Relação
1:1.5
Ouro
1:2.0
Prata
1:2.5
Preto
conexão Reduz
Cor
Relação
1:1
Verde
Amplitude
Cor
1:0.6
Roxo
1:0.5
Azul
Exemplo de algumas condições em que deve ser alterada a amplitude do sonotrodo.
Aumentar a amplitude quando:
1. Houver dificuldade para a energia atingir a junta, causando uma soldagem fraca com tempo de soldagem
muito longo.
2. A energia passar além da junta (pode-se sentir a vibração no molde de sustentação e causar marca nas
peças).
3. A indicação de carga for baixa durante a soldagem.
4. Quando as peças vibram com efeito de diafragma e queimam no centro.
5. Na rebitagem, a fusão ocorre na base do pino e não na face.
Reduzir a amplitude quando:
1. A máquina não dá partida ou dá a partida com dificuldade.
2. A máquina se sobrecarga mesmo com baixa pressão.
3. A indicação de carga for muito alta durante a sintonização.
4. Trocar de sonotrodo sólido para sonotrodo de alto ganho.
5. Ocorrer marcas nas peças, causadas pelo sonotrodo.
6. Ocorrer rachaduras nas peças plásticas ou buchas metálicas.
7. Houver aquecimento no plano nodal do sonotrodo.
6.
Sonotrodo
Primeiro vejamos alguns termos usados para explicar-nos o funcionamento de um sonotrodo.
Sonotrodo ou ferramenta: é uma haste metálica (duralumínio) ressonante e com comprimento de meia onda, a
qual transfere a energia mecânica vibratória para a peça a ser soldada.
Amplitude de vibração do sonotrodo: é o desligamento da face que vai de pico a pico, dizendo que a amplitude
de um sonotrodo é de 0,15mm quando o movimento de pico a pico de sua face é de 0,15mm.
Velocidade do sonotrodo: é a relação do movimento da face e da freqüência de vibração.
Sonitron, qualidade que não solta mais!
9
Ganho: é a relação entre a amplitude de entrada e amplitude de saída do sonotrodo.
Para compreender o funcionamento de um sonotrodo, é necessário saber como ele vibra. Quando uma haste é
ativada na sua freqüência de ressonância as pontas da haste vibram de forma a se aproximar e se afastar uma
da outra, fazendo com que a mesma diminua ou aumente sensivelmente de comprimento. No centro da haste
porem não há movimento longitudinal, mas mesmo assim o esforço estrutural é concentrado nesse ponto, pois
as massas dos dois lados são contraídas e expandidas quando ativadas por energia ultra-sônica.
Um dos pontos mais importantes a ser considerado de um sonotrodo é a amplitude de sida, pois é uma das
variáveis que controlam a energia aplicada a peça termoplástica. Para isso deve-se considerar sempre o ganho
do sonotrodo.
O ganho se assemelha à ação de um braço de alavanca com um ponto de apoio no centro. Quando “A” se
desloca 0,5mm “B” também se desloca 0,5mm. Se colocarmos o ponto de apoio para cima no braço de alavanca
a distancia de deslocamento de “B” será maior que “A”, da mesma forma se invertemos a posição do ponto de
apoio para abaixo do centro o deslocamento de “B” será menos que “A”.
A forma mais prática de saber qual o ganho aproximado de um sonotrodo é calculando a relação entre a área da
face de entrada e a área da face de saída da vibração.
A
B
7.
A
B
Modelos Básicos
Os modelos básicos ilustrados mostram como a relação de massa de um e de outro lado do plano nodal, afetam
a amplitude de um sonotrodo.
7.1 Sonotrodo Combinado
Consiste de haste com diâmetros diferentes e uniformes nos dois lados, é o modelo de maior ganho, porem é o
que sofre maior esforço no plano nodal. Na curva de um sonotrodo combinado vemos que o ponto de esforço
máximo está situado no raio entre os dois lado, e esse é o ponto onde existe maior possibilidade de ruptura
quando o sonotrodo for ativado com demasiada amplitude.
No gráfico abaixo, vemos o fator de alto ganho e as características de reforço que limitam a utilização desse
modelo:
Sonitron, qualidade que não solta mais!
10
A
B
7.2 Sonotrodo Exponencial
Tem uma curva de esforço bastante uniforme, porém o ganho nesse modelo é muito baixo. A comicidade desse
modelo (segundo uma curva exponencial) distribui o esforço interno em uma grande área o que resulta em um
menor esforço no plano nodal.
Os sonotrodo exponenciais só são usados para aplicações que requerem muito fora e baixa amplitude, como por
exemplo, inserção de buchas metálicas.
A
B
7.3 Sonotrodo Catenoidal
A forma longitudinal segue uma curva catenoida. Reúne as melhores características do sonotrodo combinado e
do sonotrodo exponencial
Esse modelo pode ser ativado em altas amplitudes com um esforço interno em distribuído.
Sonitron, qualidade que não solta mais!
11
A
B
7.4 Sonotrodos Retangulares
Podem ter uma variação enorme de configurações, podendo atingir de 3mm a 300mm de comprimento ou ainda
maiores. Os sonotrodo retangulares podem ser combinados ou cônicos.
Sonotrodo com menos de 90mm de comprimento são geralmente sólidos, e acima de 90 mm de comprimento
são feitos rasgos para reduzir o esforço lateral e eliminar freqüências parasitas.
7.5 Sonotrodo Cilíndricos
Podem ser fabricados sólidos ou vazados, cilíndricos acima de 90mm requerem rasgos a fim de reduzir o esforço
radial.
8.
Fabricação de Sonotrodo
A primeira vista um sonotrodo aparenta ter pouca mão de obra envolvida e também um valor bastante baixo em
matéria prima, mas não e bem assim. O material empregado em nossos sonotrodo é uma liga de duralumínio
(Alcan 24S) de alta resistência fornecida sempre com certificado de analise e garantia.
Para que o sonotrodo opere corretamente ele precisa ser sintonizado numa faixa de freqüência pré-determinada.
Os sonotrodo de nossa fabricação são sintonizados em uma faixa que vai de 19.950 Hz a 20.000 Hz. Todas as
dimensões do sonotrodo são criticas.
A face do sonotrodo precisa estar perfeitamente acoplada a peça para assegurar o Maximo de transferência de
energia muitas vezes torna-se necessário uma usinagem bastante complexa na face do sontrodo. Essa
usinagem deve ser feita sempre antes da sintonização do sonotrodo. Devemos observar também, que o
sonotrodo seja ressonante em 20.000Hz somente no sentido longitudinal, pois se houver qualquer outra
ressonância em 20.000Hz o sonotrodo ira vibrar em uma direção, o que prejudicara o seu funcionamento. Se não
Sonitron, qualidade que não solta mais!
12
observarmos todos os detalhes, poderemos ter como resultado transdutor danificado e outros componentes do
gerador danificados.
9.
Molde de Sustentação
Um outro fator muito importante para a soldagem de termoplásticos por ultra-som, é o dispositivo ou molde de
sustentação, usado para segurar e locar a peça a ser processada.
A função principal do dispositivo é segurar a peça de modo que a mesma esteja perfeitamente alinhada com o
sonotrodo dando um perfeito suporte, a fim de evitar distorções.
O material a ser soldado, a geometria da peça e a espessura das paredes, pode afetar a transmissão de energia
ate a junta de soldagem e devem ser levadas em consideração sempre que se projetar um molde de
sustentação.
Aplicações com rebitagem e inserção devem ter sempre um suporte rígido bem abaixo da área de contato do
sonotrodo. Dispositivos feitos de alumínio oferecem rigidez adequada e ajudam a dissipar rapidamente o calor
gerado durante a operação.
Durante a soldagem a peça em contato com o dispositivo deve permanecer estacionaria enquanto a peça
superior em contato com o sonotrodo transmite a energia vibratória para a junta de soldagem. Se a peça do
dispositivo estiver solta e vibrar junto com o superior poderemos ter marcas na superfície da mesma e a
quantidade de energia aplica a junta de soldagem poderá ser insuficiente para provocar a fusão do material. Se
isso acontecer podemos mudar o material do molde rígido para resiliente ou simplesmente mudar a dureza do
material flexível.
Dispositivos simples podem ser fabricados em madeira, araldite ou gesso. Para algo mais complexo e mais
durável podemos usar alumínio, aço, latão ou poliuretano.
O molde de sustentação pode ser projetado em forma de uma simples chapa metálica até dispositivos
pneumáticos de fixação e expulsão.
O tipo de aplicação e a quantidade de peças a serem produzidas é que irão ditar a forma do projeto do
dispositivo.
10.
Soldagem por ultra-som e suas características
A maioria dos materiais injetados podem ser soldados por ultra-som, sem o uso de solventes, calor ou adesivos.
A soldagem desses materiais depende do ponto de fusão, modulo de elasticidade resistência ao impacto,
coeficiente de fricção e condutividade térmica. Geralmente quanto mais rígido for o plástico mais fácil será a
soldagem. Materiais com baixo módulo de elasticidade como polietileno e polipropileno podem ser soldados,
desde que o sonotrodo possa ser posicionado bem próximo à junta de soldagem.
Sonitron, qualidade que não solta mais!
13
Na rebitagem temos justamente o contrario, quanto mais mole mais fácil é a rebitagem, porem, podemos
conseguir bons resultados com quase todos os plásticos desde que a força e a amplitude adequadas sejam
aplicadas.
Plásticos p/ Uso Geral
ABS
Poliestireno
Poliestireno Expandido
Poliestireno Alto Impacto
Poliestireno c/ Fibra de Vidro
San
Plásticos p/ Peças Técnicas
ABS
ABS/Policarbonato (Cycoly 800)
ABS/PVC (Cycovin)
Poliacetal
Acrilico
Acrílico (XT-Polimer)
Acrílico/PVC (Kydex)
ASA
Noril
Nylon
Poliéster (Termoplásticos)
Policarbonato
Plásticos de Baixo Custo
Polietileno
Polipropileno
PVC
E = excelente
MOLDAGEM
SOLDAGEM A PONTO
RESISTÊNCIA DA
SOLDA %
MATERIAL
REBITAGEM INSERÇÃO
A tabela da a seguir mostra as características de soldagem de alguns termoplásticos.
SOLDAGEM
PRÓXIMA DISTANCIA
95-100
95-100
95-100
95-100
95-100
95-100
E
E
E
E
E
E
E
E
E
E
E
E
B
F
F
B
F
F
E
E
B
E
E
E
B
E
R
F
E
F
95-100
95-100
95-100
65-70
95-100
95-100
95-100
95-100
95-100
90-100
90-100
95-100
E
E
E
B
B
E
E
E
E
E
B
E
E
E
E
B
B
E
E
E
E
E
B
E
B
B
B
F
F
B
B
B
B
B
F
R
E
E
B
B
E
E
B
E
B
B
B
E
B
B
F
B
B
B
F
B
B
F
F
E
90-100
90-100
40-100
E
E
B
E
E
B
B
B
B
B-P
B-P
F-P
P
P
P
F = fraco
B = bom
Sonitron, qualidade que não solta mais!
P = péssimo
14
TERMOPLÁSTICOS SOLDAGEM DE ULTRA-SOM
SAN - ASA
PVC
Poliestireno
Poliester
Polietileno
Polipropileno
Policarbonato
Poliacetal
Noryl
Nylon
Acrílico
ABS
Policarbonato
(cycoly 800)
MATERIAIS
ABS
TABELA DE COMPATIBILIDADE
ABS
ABS/Policarbonato (cicoly 800)
Acrílico
Nylon
Noryl
Poliacetal
Policarbonato
Poliester
Polietileno
Polipropileno
Poliestireno
PVC
SAN - ASA
MATERIAIS COMPATÍVEIS
MATERIAIS COM ALGUMA COMPATIBILIDADE, DEPENDENDO DA PROPORÇÃO.
Sonitron, qualidade que não solta mais!
15
11.
Termoplástico
DESENHOS DE JUNTAS PARA SOLDAGEM POR ULTRA-SOM
FIGURA 1.
O diagrama da figura 1, mostra a curva em tempo e temperatura de uma junta plana com o friso condutor de
energia, o qual permite uma soldagem muito mais rápida e mais resistente.
FIGURA 2.
Sonitron, qualidade que não solta mais!
16
A figura 2, mostra uma junta Plana com Friso condutor de energia e uma sugestão para o dimensionamento do
friso.
É permitida uma pequena variação na altura do friso, para menos (0,3mm), quando soldarmos resinas com boas
características e para mais (0,7mm), quando soldarmos resinas moles ou com alta temperatura de fusão.
FIGURA 3.
A figura 3 mostra as juntas macho e fêmea usadas para peças que tem a necessidade de uma junta Hermética e
com boa aparência nos dois lados. Este tipo de junta é ideal para soldagem por varredura.
FIGURA 4.
Sonitron, qualidade que não solta mais!
17
A figura 4 mostra a junta de encaixe, a mais usada por uma série de vantagens, tais como: fácil construção,
perfeito alinhamento das peças, maior resistência da soldagem e impede que excesso de material crie rebarbas
na parte externa das peças.
FIGURA 5.
A figura 5 mostra algumas variações de juntas com friso condutor de energia para soldagem por ultra-son, para
aplicações especificas o ideal é que se faça um projeto com as modificações necessárias.
FIGURA 6.
Sonitron, qualidade que não solta mais!
18
A figura 6 mostra a junta por interferência usada sempre que for necessária uma soldagem hermética de alta
resistência, especialmente para resinas de estrutura cristalina (Nylon, Policetal, Poliéster, Polietileno e
Polipropileno). As resinas cristalinas mudam rapidamente do estado sólido para a fusão, dentro de uma faixa de
temperatura bastante estreita. Neste caso, uma junta com friso condutor de energia não deve ser usada, pois o
material fundido do friso se solidifica antes de fundir a superfície adjacente. Com a junta de interferência, a
soldagem se processa primeiro fundindo a pequena área de contato e continuando a fusão através da
interferência nas paredes. Deve ser feito sempre um diâmetro guia para o perfeito alinhamento das peças.
As paredes da peça inferior devem estar perfeitamente alojadas em um dispositivo a fim de se evitar que ela
possa abrir durante a soldagem. A peça superior deve ser a mais fina possível, de preferência apenas uma
tampa.
FIGURA 7.
Para uma soldagem no meio da peça como mostra a figura 7, devemos usar junta tipo macho e fêmea.
12.
Inserção de buchas metálicas
Sonitron, qualidade que não solta mais!
19
Inserção e encapsulamento de buchas metálicas por Ultra-Som substituem com grandes vantagens os métodos
convencionais.
Um exemplo típico desta aplicação é um botão de poliestireno e uma bucha de aço como mostra a figura acima,
Se esse botão for usado para fixação, ele deve resistir a um certo torque quando apertado através de sua rosca.
Precisa também, resistir ao esforço axial quando se aplicar pressão sobre a superfície do plástico e da bucha
metálica.
Os desenhos da bucha e do furo onde é inserida variam de aplicação para aplicação, porem devemos considerar
sempre que um volume adequado de plástico flua e preencha todos os rebaixos e superfícies recartilhadas. Um
pequeno excesso de material fluindo em redor da peça pode ser tolerado, porem a falta de material pode resultar
em um encapsulamento inadequado.
13. Rebitagem
A maioria das aplicações de rebitagem são de fixação de peças de metal e plástico. O Sonotrodo para rebitagem
tem sua face usinada com cavidades na forma da cabeça do rebite. As normas abaixo indicam as dimensões
consideradas ideais para a rebitagem de um pino plástico.
Sonitron, qualidade que não solta mais!
20
FORMA DA
CABEÇA
PINO
DIAMETRO
CABEÇA
DIAMETRO
CABEÇA
ALTURA
CENTRO A
CENTRO
DIAMETRO
ALTURA DOS
PINOS ANTES
DA
REBITAGEM
ALTA
D
2D
0,5D
D
1,6D
BAIXA
D
1,5D
0,25D
0,75D
0,6D
REBITAGEM:
Sonitron, qualidade que não solta mais!
21