Ultrasonidos, vibración y rotación: soldadura sin herramienta caliente

Aspectos comunes de los métodos

En la soldadura de tubos, el calor se aporta desde el exterior con una placa calefactora o una boquilla de aire caliente. Los ultrasonidos, la vibración y la rotación hacen lo contrario: la energía se aporta mecánicamente y el calor se genera en la interfaz entre las dos piezas debido al movimiento de los materiales entre sí bajo presión. Por lo tanto, la fusión se produce únicamente donde es necesaria.

Esto proporciona ciclos cortos, un bajo impacto térmico en el entorno y la posibilidad de soldar piezas a las que no se puede acceder con una herramienta. A cambio, los métodos requieren máquinas fijas, piezas ajustadas con precisión y geometrías diseñadas específicamente para dicho método. Por lo tanto, se utilizan principalmente en la producción en serie y para piezas moldeadas por inyección, no para tubos en zanja o obra.

Soldadura por ultrasonidos

Un sonotrode hace oscilar una de las piezas, típicamente a 20-40 kHz y con una amplitud de unas pocas centésimas de milímetro. Las oscilaciones generan calor por fricción en una junta diseñada, a menudo un cordón de energía, que se funde primero y se deposita como un cordón de soldadura entre las piezas.

El método es adecuado para piezas pequeñas y medianas con una junta bien definida: embalajes, carcasas, accesorios y uniones donde no deben quedar marcas de calor en el exterior. También se utiliza para soldar láminas y para insertar piezas metálicas en plástico.

Los requisitos son una junta diseñada para el método, un material uniforme y un soporte para que la pieza no se mueva. Los materiales con alta viscosidad de fusión y los materiales blandos como el PP flexible y el PE requieren más energía, y los materiales reforzados con fibra pueden resultar difíciles.

Soldadura por vibración

En la soldadura por vibración, una pieza se mueve de un lado a otro en relación con la otra con una frecuencia típicamente de alrededor de 100-240 Hz y una amplitud inferior a un par de milímetros. La fricción funde la superficie y el movimiento se detiene mientras las piezas se mantienen juntas bajo presión hasta que el cordón de soldadura se ha solidificado.

El método se utiliza para piezas más grandes con uniones planas, por ejemplo, contenedores, conductos y componentes para vehículos, donde los ultrasonidos no pueden cubrir toda la unión. Requiere que las piezas puedan fijarse rígidamente y que la unión pueda soportar el movimiento relativo.

Soldadura por rotación

La soldadura por rotación es la más antigua de las tres: una pieza gira contra la otra bajo presión hasta que el calor por fricción funde la superficie, tras lo cual se frena la rotación y las piezas se mantienen juntas bajo presión mientras se solidifica el cordón.

El método requiere piezas redondas y axisimétricas, por ejemplo, cuerpos flotantes, contenedores y piezas cilíndricas, y es rápido y reproducible en grandes series. La velocidad de fricción para el PE se sitúa típicamente en el rango de 100-300 m/min, pero el valor concreto viene determinado por la geometría de la pieza y la máquina.

Este método no se utiliza para tubos y planchas en obra. En ese caso, la soldadura a tope, la soldadura por electrofusión / soldadura por casquillo y la soldadura por extrusión son las opciones correctas; consulte los métodos de soldadura en la visión general.

Si trabaja con PVC-U, se aplican otras condiciones: menor temperatura del elemento térmico, tiempo de conmutación corto y extracción. Lea cómo hacerlo en soldadura a tope de PVC.

Cuándo el método es la solución

Elija ultrasonidos cuando la pieza sea pequeña, la junta pueda diseñarse y el tiempo de ciclo importe. Elija vibración cuando la unión sea larga y plana, y la pieza pueda fijarse. Elija rotación cuando la pieza sea redonda y deba producirse en gran número.

Lo común a los tres es que el fallo suele producirse en el diseño y no en la máquina. Un soporte insuficiente, una geometría de junta incorrecta o tolerancias excesivas dan lugar a uniones débiles, sin importar lo con qué precisión funcione la máquina. Por lo tanto, realice siempre pruebas en piezas de la producción actual y documente con ensayos de tracción o flexión según DVS 2203.