7/14/2019 S11 SOLDADURA ULTRASONIDO

http://slidepdf.com/reader/full/s11-soldadura-ultrasonido-563279a284d2e 1/19

UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIONFACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL DEMETALURGIA

SOLDADUR A

ULTRASONIDr. Sc. HILDEBRANDO

CONDOR GARCIA

7/14/2019 S11 SOLDADURA ULTRASONIDO

http://slidepdf.com/reader/full/s11-soldadura-ultrasonido-563279a284d2e 2/19

Soldadura ultrasonido

La soldadura ultrasónica es un procesorelativamente nuevo. Consiste en una máquina conpunta de base plana, se colocan los materiales unoencima de otro y después se baja la punta de lamáquina, esta emite una onda ultrasónica que

mueve las moléculas de ambos materialesprovocando que estas se fundan.

Los parámetros deben de ser ajustados cada vez que

se altera en espesor de pared de los materiales afundir.

Ejemplo de su uso en la industria, es la de soldarcables a terminales.

7/14/2019 S11 SOLDADURA ULTRASONIDO

http://slidepdf.com/reader/full/s11-soldadura-ultrasonido-563279a284d2e 3/19

Soldadura ultrasonido

Las piezas a soldar no se calientan hasta el punto

de fusión, sino que se sueldan mediante laaplicación de presión y vibraciones mecánicas dealta frecuencia .

En contraste con la soldadura de plásticos, lasvibraciones mecánicas usadas durante la soldaduraultrasónica de metales se introducen en sentidohorizontal.

7/14/2019 S11 SOLDADURA ULTRASONIDO

http://slidepdf.com/reader/full/s11-soldadura-ultrasonido-563279a284d2e 4/19

Principio de la soldadura ultrasónica demetales

Durante la soldadura ultrasónica de metales, unproceso complejo que se activa participación de lasfuerzas estáticas, fuerzas de cizallamiento oscilantey un aumento de la temperatura moderada en el

área de soldadura. La magnitud de estos factoresdepende del grosor de las piezas, su estructura desuperficie, y sus propiedades mecánicas.

Las piezas se colocan entre un elemento de lamáquina fija, es decir, el yunque y el sonotrodo, queoscila horizontalmente durante el proceso desoldadura a alta frecuencia (normalmente 20 o 35 o40 kHz)

7/14/2019 S11 SOLDADURA ULTRASONIDO

http://slidepdf.com/reader/full/s11-soldadura-ultrasonido-563279a284d2e 5/19

Principio de la soldadura ultrasónica demetales

Esta frecuencia es superior a las audibles para eloído humano y también permite el mejor usoposible de la energía.

Para los procesos de soldadura que requieren sólouna pequeña cantidad de energía, una frecuenciade trabajo de 35 o 40 kHz puede ser utilizada.

El beneficio de usar ultrasonido es bien conocido;en la soldadura por ultrasonido no es necesarioprecalentar la pieza, es de forma rápida, limpia,fiable, y de energía eficaz.

7/14/2019 S11 SOLDADURA ULTRASONIDO

http://slidepdf.com/reader/full/s11-soldadura-ultrasonido-563279a284d2e 6/19

Principio de la soldadura ultrasónica demetales

Este proceso de soldadura elimina el uso deconsumibles (materiales de aporte) y por ende estálibre de contaminantes, no se requiere atmósferasinertes ni preparaciones especiales de las

superficies para hacer este tipo de soldadura.

 Tiene mayor resistencia a la penetración porsolventes, lo cual significa que el plástico

involucrado en la soldadura por ultrasonido esmenos susceptible a la degradación por solventescomo alcohol o gasolina a las que puede exponerse.

7/14/2019 S11 SOLDADURA ULTRASONIDO

http://slidepdf.com/reader/full/s11-soldadura-ultrasonido-563279a284d2e 7/19

¿Cómo trabaja la soldadura ultrasónica?

Una de las formas de soldar materiales esmediante la aplicación local de energía vibratoriade alta frecuencia (entre 10000 y 175000 Hz.),mientras se mantienen las partes juntas bajopresión.

La amplitud de la frecuencia es la que controla latemperatura y la interfase de la soldadura, porconsiguiente la viscosidad de la resina.

El mando de la viscosidad permite el mando delflujo de plástico fundido a través de la superficiede la unión, o flujo de la fusión.

7/14/2019 S11 SOLDADURA ULTRASONIDO

http://slidepdf.com/reader/full/s11-soldadura-ultrasonido-563279a284d2e 8/19

¿Cómo trabaja la soldadura ultrasónica?

Durante la soldadura, si el flujo de la fusión semueve rápidamente por las superficies de lasoldadura, las moléculas del plástico tienden aencuadrarse con el flujo.

Si el flujo de la fusión es más lento, las moléculastienden a encuadrarse al azar y se enreda. Si lasmoléculas se enredan, la soldadura es más fuerte.

Para romper la soldadura, una fractura debeformarse a través de las cadenas moleculares oalrededor de ellas.

Por consiguiente, controlando la amplitud sepuede mejorar el enredo molecular que ayuda a la

7/14/2019 S11 SOLDADURA ULTRASONIDO

http://slidepdf.com/reader/full/s11-soldadura-ultrasonido-563279a284d2e 9/19

La presión paramantener laspiezas encontacto varía conel tamaño de lamáquina de

soldar que seutilice

7/14/2019 S11 SOLDADURA ULTRASONIDO

http://slidepdf.com/reader/full/s11-soldadura-ultrasonido-563279a284d2e 10/19

La fuerza de prensado depende de la potenciarequerida para soldar el conjunto, y dicha potenciapuede obtenerse consultando bien, puede

calcularse por la siguiente ecuación:

En donde E es la energía en watt-segundo; H esel número de micro dureza Vickers, y t es el

espesor de la lámina que esta en contacto conel sonotrodo que lleva la energía, en pulgadas.

7/14/2019 S11 SOLDADURA ULTRASONIDO

http://slidepdf.com/reader/full/s11-soldadura-ultrasonido-563279a284d2e 11/19

Aunque es posible soldar aluminio con espesorhasta de 0.10 pulgadas, el espesor de la mayoría delos materiales soldados tiene un límite superiorcomprendido entre 0.015 a 0.04 pulgadas.

No parece haber límite inferior soldable, ya que sehan soldado satisfactoriamente alambres delgados

de menos de 0.0005 pulgadas de diámetro, y hojasdelgadas, de 0.00017pulgadas de espesor.

Siempre que sea posible, debe colocarse el miembro

más delgado o el más blando en contacto con elsonotrodo.

En la actualidad este tipo de máquinas estádisponible en frecuencias (20, 30, 40 kHz) y rangos

de poder de 800 a 3300 vatios.

7/14/2019 S11 SOLDADURA ULTRASONIDO

http://slidepdf.com/reader/full/s11-soldadura-ultrasonido-563279a284d2e 12/19

7/14/2019 S11 SOLDADURA ULTRASONIDO

http://slidepdf.com/reader/full/s11-soldadura-ultrasonido-563279a284d2e 13/19

En el esquema se muestraotra forma de realizar lasoldadura por ultrasonido,

en la cual no es necesariala aplicación de presión.Este soldador estácompuesto de un emisor

magnetoestrictivo (3), quese agrega a la parteposterior de la cabeza (1),sobre la cual estáarrollado el alambrecalefactor (2). El emisorestá formado por unpaquete de placas deníquel con el arrollamiento

(4), alimentado por el

7/14/2019 S11 SOLDADURA ULTRASONIDO

http://slidepdf.com/reader/full/s11-soldadura-ultrasonido-563279a284d2e 14/19

Las frecuencias del ultrasonido aplicadas estáncomprendidas entre 20 y 30 KHz.

Las vibraciones ultrasonoras generadas se

propagan a través de la cabeza y llegan hasta lapunta (6), sumergida en una gota del metal desoldar (7); bajo la acción del ultrasonido seproducen burbujas de cavitación (8).

La presión que se desarrolla durante lacontracción de las burbujas destruye la películade óxido (9), y deja al desnudo la superficie de laplaca de aluminio (10).

7/14/2019 S11 SOLDADURA ULTRASONIDO

http://slidepdf.com/reader/full/s11-soldadura-ultrasonido-563279a284d2e 15/19

Este tipo de soldador esmás liviano y portátil que elanterior dichas

características se puedenobservar en la figura.

De manera general el

esquema defuncionamiento de lasoldadura por ultrasonidose simplifica en el siguienteesquema, en el cual sepuede observar unsonotrodo, que se utilizapara transferir energíavibratoria y fuerza al área

de la junta.

7/14/2019 S11 SOLDADURA ULTRASONIDO

http://slidepdf.com/reader/full/s11-soldadura-ultrasonido-563279a284d2e 16/19

El sonotrodo es laherramienta acústicaque convierte la

energía vibratoria encalor el cual funde elplástico.

Es, por consiguiente,un componente muyimportante en launión de unasoldadura ultrasónicaexitosa

7/14/2019 S11 SOLDADURA ULTRASONIDO

http://slidepdf.com/reader/full/s11-soldadura-ultrasonido-563279a284d2e 17/19

Estos están hechos en varios estilos que reúnenciertos requisitos de aplicación, en la mayoría delas aplicaciones son de titanio o aluminio.

 El aluminio tiene propiedades acústicas buenas,mientras que el titanio tiene mejores propiedadesacústicas y alto rendimiento de esfuerzo. Las

aleaciones de Titanio se utilizan por su altaamplitud de frecuencia y mejores característicasde esfuerzo.

Existen distintos tipos de sonotrodos (dependiendo

de la aplicación),pueden ser del tipo: pasoacornee, exponencial y catenoidal acornean.

Este último sonotrodo combina las características

de los dos anteriores, esto hace que se logren

7/14/2019 S11 SOLDADURA ULTRASONIDO

http://slidepdf.com/reader/full/s11-soldadura-ultrasonido-563279a284d2e 18/19

diferentes tipos de sonotrodos existentes

7/14/2019 S11 SOLDADURA ULTRASONIDO

http://slidepdf.com/reader/full/s11-soldadura-ultrasonido-563279a284d2e 19/19

GRACIAS