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UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS ESCUELA DE INGENIERIA INDUSTRIAL CIENCIAS DE LOS MATERIALES TEMA: SOLDADURA ULTRASONICA

INTEGRANTRES: FREDDY CUZCO MAYRA GUZMAN CHRISTIAN PAREDES STALIN PINTADO CHARLES TOLEDO ANDRES UZHCA PROFESOR: ING. PAUL ALVAREZ NIVEL: 4TO NIVEL

SEPTIMBRE 2016 – ENERO 2017 CUENCA-ECUADOR

OBJETIVOS: 

INVESTIGAR Y CONOCER EL PRINCIPIO BASICO DE FUNCIONAMIENTO DEL PROCESO DE SOLDADURA POR ULTRASONIDO.

MARCO TEORICO: SOLDADURA POR ULTRASONIDO.La soldadura ultrasónica es un proceso de soldadura en estado sólido que suelda por la aplicación vibraciones de energía de alta frecuencia mientras las piezas están siendo sujetadas a presión. Consiste en una máquina con punta de base plana, donde se colocan los materiales uno encima de otro y después se baja la punta de la máquina, esta emite una onda ultrasónica que mueve las moléculas de ambos materiales provocando que estas se fundan provocando la unión de los mismos. Los equipos de soldado por ultrasonido tiene diferentes aplicaciones como: unión de textiles, unión de piezas, ensamble de insertos metálicos, corte de plásticos y corte de alimentos, entre otros.

Figura 1: Parámetros de la soldadura ultrasónica.

PRINCIPIO DE LA SOLDADURA POR ULTRASONIDO: El principio de funcionamiento de la soldadura por ultrasonido, se basa en la transformación de la energía eléctrica en energía térmica, mediante el siguiente proceso; Partiendo de la corriente alterna industrial de 220V a 50 Hz un generador se encarga de transformar en corriente alterna de alta frecuencia, que oscila entre 20 y 50 KHz. según el caso. Esta corriente es convertida mediante un transductor piezoeléctrico, en vibraciones mecánicas de igual intensidad, las cuales son trasmitidas por el sonotrodo (aplicado perpendicularmente a la superficie de la pieza a soldar) al director de energía. Estas vibraciones ultrasónicas, hacen frotar la parte superior de la pieza contra la inferior siguiendo un sistema de ondas estacionarias con un máximo de amplitud a nivel de contacto entre las dos piezas a ensamblar, creándose en la zona de contacto de estas dos piezas, un calor producido por la fricción siendo esta energía calórica, que plastifica localmente el material y une ambas partes molecularmente, de manera inseparable en fracciones de segundos.

Figura 2: Generador de Ultrasonidos

EL SONOTRODO: Es la parte del sistema acústico que se apoya en una de las piezas a soldar, transmitiendo las vibraciones hasta conseguir la unión entre las dos piezas. Los sonotrodos usualmente están hechos de acero con tratamiento térmico de alta calidad. Se pueden encontrar sonotrodos con aleaciones de titanio o aluminio.

Figura 3: Sonotrodos

SOLDADURA ULTRASÓNICA PARA METALES: USOS EN LA INDUSTRIA: Se usa para soldar metales no ferrosos, incluso combinaciones de materiales disímiles, como el cobre con el aluminio. Es una técnica alternativa para la unión de componentes eléctricos y electrónicos en la industria automotriz, de comunicaciones y de energía solar, entre otras. Son usados para modificar procesos o materiales. De hecho, gracias al ultrasonido es posible unir algunos componentes, sometiéndolos previamente a cierta presión. En comparación con otros métodos de soldadura, las piezas de unión se calientan menos, de manera que no alcanzan el punto de fusión. De aquí se derivan varias ventajas con respecto a otras técnicas de unión. Los materiales que están en el entorno inmediato, por ejemplo, un aislamiento de alambre, no resultan dañados. Tampoco aumenta la friabilidad en la zona situada entre las piezas de unión y el material sólido. La resistencia de la soldadura se forja durante el proceso de relajación de las dos primeras capas atómicas de las piezas que se vayan a soldar.

SOLDADURA ULTRASÓNICA PARA PLASTICOS: En esta ocasión platicaremos de la tecnología de ensamble de termoplásticos más comúnmente usada para todo tipo de aplicaciones. Es importante mencionar que, aun cuando hay muy diversos métodos de soldado de plásticos, el soldado por ultrasonido ha demostrado ser una tecnología eficiente, flexible y económica. El ensamble ultrasónico de plásticos es la unión o el reformado de termoplásticos por medio del uso de calor generado a partir de movimiento mecánico de alta frecuencia. Esto se logra convirtiendo energía eléctrica en vibración que crea calor por fricción entre dos piezas plásticas empatables. Esta vibración, al ser aplicado bajo presión a una pieza, causa que el director de energía se funda. Una vez que hemos logrado su fusión, lo mantenemos bajo presión para permitir que el plástico se enfríe y lograr una unión molecular entre las piezas de plástico.

Figura4: Soldadura ultrasónica para plásticos.

VENTAJAS DE LA SOLDADURA POR ULTRASONIDO: • La soldadura de metales mediante ultrasonidos ofrece excelentes acabados, cifras de producción más altas y mantenimientos más breves. • La soldadura ultrasónica puede controlarse mediante límites de tiempo, potencia y altura, lo que asegura un excelente control de proceso. • La eliminación de consumibles tales como el estaño y conectores de engarce hacen de la soldadura por ultrasonidos un proceso ecológico y seguro. • Las herramientas por ultrasonidos multicaras de acero tipo herramienta de alta calidad son trabajadas a máquina con precisión y aseguran larga vida útil, facilidad de instalación y soldadura de precisión. • Los ultrasonidos requieren menos de 1/30 de la energía que consume la soldadura por resistencia. • La soldadura por ultrasonidos genera apenas calor, no se recalientan las piezas de metal y tampoco se requiere agua para la refrigeración. • Fácil de instalar y operar Otra ventaja de este tipo de soldadura es la larga vida de la herramienta. Mientras que un sistema de soldadura por resistencia debe ser reparado y/o sustituido con frecuencia por la deformación de la superficie causada por los arcos eléctricos, las herramientas de ultrasonidos son fabricadas con caras múltiples de trabajo, de acero templado con recubrimiento duro patentado.

Así mismo, este método es útil para realizar conexiones eléctricas en terminales, conectores y transformadores, motores eléctricos, capacitores y alternadores. Para empaques, explosivos, fuegos pirotécnicos y químicos reactivos. ALGUNAS LIMITACIONES DE LA SOLDADURA ULTRASÓNICA: • La primera y fundamental limitación es que sólo trabaja en metales no ferrosos, es decir que no tengan hierro. • Dependiendo de la característica y la textura de los materiales puede estar alrededor de un límite de dos centímetros de espesor. • No permite hacer soldaduras de cordón.

APLICACIONES: Actualmente es aplicada en gran medida a la fabricación de electrodomésticos y partes para automóviles. Además, se usa en paneles de control, lámparas, ductos de aire, componentes del motor y tubería de cobre para instalaciones de gas. Ciertas aplicaciones como son, por ejemplo, salpicaderos, paneles para puertas, tuberías de entrada de aire, redes de cohesión, cafeteras, aspersores de lavavajillas, tambores de lavadoras, son soldadas con el uso de la tecnología de vibración. También se suman cables, conectores y semiconductores, conductores entre paneles solares, tubería de cobre, bronce y aluminio, baterías y tubería de refrigeración.

Figura5: Aplicaciones soldadura ultrasónica.

CONCLUSION: Para concluir podemos indicar que el proceso de soldadura por ultrasonido es un proceso rápido y eficiente, que produce uniones fuertes usando poca energía. No se requieren solventes, adhesivos, sujetadores mecánicos ni calor externo para conseguir la unión de los materiales. El ensamble final es fuerte y limpio y en el ensamble de piezas se tiene un ciclo rápido porque la energía transferida hacia el área de unión y el calor se desarrolla rápidamente además de la rápida disipación de calor hace de este proceso uno más rápido que otros métodos de ensamble.

BIBLIOGRAFIA  

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