Embora o conceito de soldagem ultrassônica seja simples, o processo de projetar uma junta robusta e desenvolver um processo de solda eficaz pode ser bastante complexo. Normalmente, ele começa com um design de junta nominal, um design de ninho e buzina e o ganho do acoplador de energia para obter a amplitude de vibração nominal nas superfícies soldadas. Em seguida, o processo alterna entre adaptar a geometria da junta e otimizar os parâmetros do processo de solda (ganho do acoplador de energia, envelope de energia e energia, pressão e duração).
Para criar uma boa solda, as peças devem fazer contato inicial em uma área relativamente pequena em comparação com a área de solda acabada. Isso permite o início da fusão logo após a aplicação de vibrações ultrassônicas.
Existem duas abordagens comuns para criar a pequena área de contato inicial: uma junta de diretor de energia e uma junta de cisalhamento.
Um diretor de energia é um recurso moldado na parte inferior da parte superior. O diretor de energia é de seção triangular, com a ponta do triângulo fornecendo o contato inicial entre as duas partes. O diretor de energia concentra a energia vibracional em uma pequena área de contato.
Uma junta de cisalhamento fornece resistência e pode ser usada para criar uma vedação hermética. As peças foram projetadas para interferir inicialmente em uma pequena área. À medida que as vibrações ultrassônicas são aplicadas e a buzina pressiona as peças, a parte superior derrete na parte inferior. Muitas geometrias de junta são possíveis, mas todas utilizam uma maneira de fornecer uma pequena área de contato inicial para a solda.
Otimizando o processo
Desenvolver uma junta soldada por ultrassom não é uma ciência exata. Cada peça e cada solda tem suas características individuais. Fazer o design da junta e o processo de soldagem trabalharem juntos exigirá alguma iteração. Primeiro, determine o que a articulação precisa fazer e como você medirá sua força e funcionalidade. Você pode executar testes de tração e cisalhamento ou de vazamentos pressurizados, além da inspeção visual da solda.
Depois de desenvolver uma geometria inicial da junta, faça um conjunto de peças de protótipo nas dimensões nominais e prepare, talvez, mais dois conjuntos com ajustes diferentes (mais apertados ou mais soltos, por exemplo), mantendo as outras dimensões iguais. Uma abordagem para um conjunto em forma de disco de duas partes que se articulam juntas pode ser usar o mesmo ID na parte externa e variar o OD na parte interna para um ajuste mais apertado ou mais frouxo. Ajuste o design e execute outros testes até obter uma junta que solde bem.
Quando você conseguir um projeto conjunto e um processo de solda que funcionem em conjunto, poderá limpar de forma consistente e rápida as soldas no processo de montagem de dispositivos médicos.