Soldadura por Ultrasonidos

La soldadura por ultrasonidos es un tipo de soldadura relativamente nuevo del que no hay mucha información en internet, y es precisamente por esto que hemos decidido analizar todos los detalles de ésta técnica de soldadura, incluyendo sus ventajas, diferencias con otros métodos de soldadura y sus particularidades. Si te interesa aprender más sobre la soldadura ultrasónica, quédate y sigue leyendo el artículo.

¿Qué es la Soldadura Ultrasonica?

La soldadura por ultrasonidos es la técnica de soldadura que tiene por objeto la fijación permanente de dos piezas, metálicas o plásticas, a través de un proceso que convierte la energía eléctrica en mecánica a través de vibraciones a alta frecuencia.

También conocida como soldadura por ultrasonidos, soldadura por ondas ultrasónicas, o simplemente, soldadura ultrasónica, se caracteriza por ser un método capaz de proporcionar altos niveles de calidad, resistencia y ser fácilmente replicable, lo que permite reproducir exactamente costuras de soldadura de forma sencilla y precisa.

Soldador portatil de ultrasonidos
Soldador de ultrasonidos portátil para uso particular, de taller o semi profesional

En relación a otros tipos de soldadura, la de ultrasonidos es especialmente adecuada cuando lo que se busca es un rápido tiempo de proceso de soldadura al mismo tiempo que se requiere asegurar una alta precisión y seguridad. Además, la soldadura por ultrasonidos es especialmente util en los procesos en los que se requiere unir piezas que no soportan altas temperaturas.

¿Cómo Funciona la Soldadura de Ultrasonidos?

Esta técnica de soldadura utiliza un principio fundamental muy simple de las ondas acústicas para unir materiales. A grandes rasgos, la soldadura por ultrasonidos hace uso de una herramienta acústica que genera ondas sonoras de alta frecuencia. Estas ondas a altas frecuencias provocan una vibración en una zona determinada de las piezas que se van a unir.

Si los dos materiales están lo suficientemente juntos, y esta vibración se hace en una zona muy localizada, como por ejemplo, en un punto, las piezas empiezan a vibrar y la vibración provoca calor en la superficie por efecto de fricción.

Esa fricción y calor hace que las dos piezas se fundan y se unan entre sí cuando se enfrían, lo que se convierte finalmente en una fijación permanente por ultrasonidos, o lo que es lo mismo, una soldadura ultrasónica.

Soldadura ultrasonica de tipo helicoidal
Ejemplo de funcionamiento del método de soldadura por ultrasonidos de tipo helicoidal

Es importante recalcar que en este tipo de soldadura, las piezas nunca llegan a calentarse hasta el punto de fusión, sino que se sueldan antes de llegara a ese punto gracias a la aplicación de presión y el efecto de las vibraciones mecánicas de alta frecuencia.

Ventajas de la Soldadura por Ultrasonidos

  • Es el método de soldadura más rápido que existe actualmente
  • Además, también es el tipo de soldadura más económico y rentable
  • Es un método que permite un elevado control de la soldadura con resultados muy precisos y replicables con facilidad
  • Permite trabajar sin adhesivos, sin elementos de unión ni productos disolventes
  • La soldadura ultrasónica permite unir y montar piezas tanto de material plástico como de material metálico no ferroso entre sí
  • Es un tipo de soldadura especialmente ecológico, ya que permite trabajar sin ningún tipo de material adicional, de tipo adhesivo, de unión ni tan solo necesita disolventes
  • La energía se aplica de forma selectiva en una zona muy concreta, lo que permite un ahorro energético superior al del resto de tipos de soldadura
  • En ésta técnica de soldadura no existe el desgaste, lo que la hace ideal para producción automática y en cadena de miles de piezas a bajo coste

Particularidades de la Soldadura por Ultrasonidos

Sal de dudas y descubre particularidades de la soldadura por ultrasonidos, como por ejemplo los tipos de materiales que se pueden soldar con esta técnica, aplicaciones más comunes o el tipo de parámetros a tener en cuenta durante una soldadura de ultrasonido.

¿Qué tipo de Materiales se pueden unir por el método de soldadura ultrasónica?

La soldadura por ultrasonido permite unir y fijar permanente piezas de material plástico, como termoplásticos o fibras sintéticas, así como material no ferroso, incluyendo aluminio, cobre, plomo, estaño y aleaciones como el latón entre los más comunes.

Aplicaciones mas comunes de la fijación por ultrasonidos

  • La industria del automovil es una de las quemás aplican la soldadura de ultrasonidos, gracias a su posible automatización y digitalización.
  • Cualquier tipo de cinta como atalajes, eslingas o cintas de alto esfuerzo o resistencia.
  • Conectores y filtros hospitalarios, extractores de varices.
  • El sector de la inyección también hace uso de esta técnica
  • En general, cualquier unión de lámina termomoplásticas que necesite una alta resistencia.
  • Todo tipo de uniones que requieran estanqueidad así como alta resistencia.
  • Incrustaciones de metales sobre termoplástico, u otros materiales.

¿A qué frecuencias se sueldan las piezas por ultrasonidos?

En general, las soldadura por ultrasonidos suele trabajar en tres rangos de frecuencia comunes, que son los 20, 30 o 40Khz. Sin embargo, el proceso de soldadura por ultrasonidos es muy especial y requiere de maquinas de soldadura y parámetros de frecuencia muy específicos que vendrán determinados por los materiales y el tipo de soldadura en cada caso.

Por ejemplo, la frecuencia de 40Khz es muy utilizada en el sector del automóvil para soldar por ultrasonidos luces de coche, casettes de dispositivos, bolígrafos o en general piezas pequeñas.

Sin embargo, la frecuencia de 20Khz tiende a utilizarse en piezas de mayor volumen y resistencia, como por ejemplo deflectores de aire, entre otros.

Otras particularidades importantes

En la soldadura por ultrasonidos, debes preparar a consciencia previamente el entorno para conseguir buenos resultados, incluyendo el material, espesor y tipo de fijación que quieres realizar.

Además, cada material y unión requerirá de unos parámetros concretos, que deben de ser configurados cada vez que se altera alguna de las condiciones de entorno previas, como el material, espesor de piezas, o la temperatura.

Recuerda que este método es ideal para si quieres realizar soldaduras en cadena, de forma similar, con materiales parecidos. De lo contrario, es posible que debas optar por otro tipo de técnica de soldadura.

Herramientas necesarias para soldar por ultrasonidos

Una vez definidos los principios y particularidades de la soldadura de ultrasonido, es momento de analizar al detalle las herramientas básicas para poder realizar una soldadura de este tipo.

#1 Equipo de Soldadura por Ultrasonidos

Los equipos para soldar con ultrasonidos son la pieza fundamental de esta técnica. En general, están compuestos en general por 3 elementos; Por un lado, un generador que proporciona potencia suficiente, y convierte la corriente de la red eléctrica de 50 o 60Hz a una frecuencia de trabajo de 15 a 40khz. Estas oscilaciones eléctricas son convertidas a oscilaciones mecánicas ultrasónicas gracias al segundo elemento, el convertidor piezoeléctrico. Y por último, el sonotrodo, que es el que transmite estas ondas a las piezas a soldar, hasta el otro extremo del sistema, conocido como yunke.

Equipo de soldadura por ultrasonidos

Como realizar una soldadura por ultrasonidos de forma correcta

A pesar de que existen muchos tipos de soldadura por ultrasonidos, y mucha variedad de maquinaria, hay ciertas recomendaciones o consejos genéricos que puedes aplicar para conseguir realizar una correcta soldadura ultrasónica.

Video tutorial de la evaluación por punteo de la soldadura por ultrasonidos