¿Qué son los Soldadores de Metal Ultrasónicos?
Los soldadores de metal ultrasónico son dispositivos que utilizan las vibraciones del aire para generar ondas ultrasónicas, las cuales se emplean para unir metales.
A diferencia de los métodos tradicionales que emplean calor para fundir metales en la unión, los soldadores de metal ultrasónico no requieren calor. En su lugar, las ondas ultrasónicas inducen vibraciones en los átomos metálicos, permitiendo la unión de metales con diferentes puntos de fusión.
Sin embargo, es importante considerar que la fuerza de unión puede ser menor en comparación con los métodos de unión por calor, ya que el metal no se funde por completo en una sola operación. Esto puede afectar la resistencia de la unión y requiere atención especial en aplicaciones que demandan alta resistencia.
En cuanto a las categorías de unión de metales, existen tres tipos principales: la soldadura por fusión, donde se calienta y funde la unión; la soldadura en fase sólida, que involucra presión mecánica para deformar la unión plásticamente; y la soldadura fuerte, que implica la aplicación de un material de soldadura con bajo punto de fusión. La unión ultrasónica de metales se clasifica como una unión en fase sólida.
Usos de los Soldadores de Metal Ultrasónicos
Los soldadores de metal ultrasónico se utilizan para unir elementos que no deben verse afectados por su entorno, como el laminado de electrodos de baterías o la unión de terminales de conectores a cables de cobre. Como los soldadores de metal ultrasónico no funden el metal con calor, el propio material no se ve sometido a un calor intenso.
Por tanto, el calor afecta poco a las piezas no unidas. Sin embargo, la resistencia de la conexión no es alta, por lo que no son adecuadas para piezas móviles de gran tamaño.
Principio de los Soldadores de Metal Ultrasónicos
Cuando el metal se expone al aire, se forma una película de óxido en la superficie y se adhieren sustancias extrañas. Cuando estas adherencias están presentes, la unión no es posible a menos que la superficie de unión se funda una vez.
Sin embargo, cuando se aplican vibraciones ultrasónicas paralelas a la superficie de unión mientras se aplica presión verticalmente sobre el metal, las vibraciones ultrasónicas hacen que los metales rocen entre sí, desprendiendo la película de óxido y las adherencias y dejando firmemente expuesta la superficie metálica. La fuerza interatómica permite unir átomos sin fundir el metal.
Una vez fundido el metal, si la superficie metálica es fina, la propia forma puede deformarse o encogerse. Sin embargo, con la unión de metales por ultrasonidos, sólo una pequeña capa de la superficie de unión está sometida a la fuerza, por lo que su forma no se altera significativamente.
Además, como sólo se utiliza energía ultrasónica, no se consume gas. El consumo de energía eléctrica también se reduce considerablemente, por lo que se trata de un método de unión respetuoso con el medio ambiente.
Estructura de los Soldadores de Metal Ultrasónicos
Los soldadores de metal ultrasónico constan de un oscilador, una unidad de vibración y una bocina de ultrasonidos.
1. Oscilador
El oscilador suministra energía de alta frecuencia y controla la frecuencia. Como la frecuencia varía con cada bocina ultrasónica utilizada y depende de las condiciones de temperatura y presión durante el funcionamiento, la máquina está equipada con un circuito de seguimiento de frecuencia para ajustar la frecuencia al nivel óptimo.
2. Sección de Vibración
La sección de vibración consta de un transductor y una bocina fija, que amplifica la amplitud de la frecuencia enviada desde el oscilador a través del transductor y transmitida a la bocina fija.
3. Bocina Ultrasónica
La bocina ultrasónica se somete a la vibración y la presión aplicada causadas por las ondas ultrasónicas enviadas desde la sección vibratoria, lo que provoca un calor de fricción instantáneo en las superficies de unión de las piezas, fundiendo las superficies de contacto de las piezas y uniéndolas molécula a molécula. Cuando cesa la vibración ultrasónica, la pieza fundida se enfría y solidifica rápidamente.
Si se aplica presión continuamente durante el enfriamiento, las superficies de unión se solidifican en un estado más denso y se puede lograr una unión más fuerte.
Características de los Soldadores de Metal Ultrasónicos
Los soldadores de metal ultrasónico son más seguros, rápidos y precisos que otros métodos de unión. La unión por ultrasonidos significa que la unión se realiza in situ y puede llevarse a cabo con precisión. Además, el proceso de unión dura sólo unos segundos.
Excepto en las zonas puntuales, el metal apenas se ve afectado y es difícil dañarlo o deformarlo. Debido a la unión en fase sólida por ondas ultrasónicas, el aumento de temperatura hasta el metal base es lento y la unión es posible a temperaturas relativamente bajas del 35% al 50% de la temperatura de fusión del metal base.
Como resultado, no se producen chispas ni humos y se puede garantizar una excelente resistencia y conductividad.