Soldagem Ultrassom

PROCESSOS DE SOLDAGEM POR ULTRA-SOM (USW)

Introdução

A energia do ultra-som tem se mostrado uma ferramenta útil em uma larga

variedade de aplicações. A união de metais, especificamente metais não

ferrosos usados em conexões elétricas, é uma aplicação particularmente útil

desta tecnologia. As técnicas comumente usadas soldam os metais através da

geração de calor em combinação com fluxos e metais de adição, mas as

características destes processos e dos materiais a serem unidos estão em

conflito uns com os outros. A soldagem por ultra-som de metais não ferrosos,

em conexões elétricas, tem demonstrado eliminar a maioria, se não todos, os

problemas associados a soldagem por fusão. De fato, a soldagem por ultrasom

de metais está se tornando rapidamente o processo escolhido por

engenheiros industriais. Aplicações atuais e comparações de custos

operacionais ilustram o grau de aceitação e as vantagens inerentes da

soldagem por ultra-som de fios e uniões elétricas.

Desde que a primeira máquina de soldagem por ultra-som para metais foi

desenvolvido e patenteado em 1960 houve avanços tecnológicos significantes

que agora fazem do processo uma ferramenta prática de produção. É

interessante a nota do primeiro processo de patente solicitada em 1952/53 em

que o examinador de patente e seu supervisor não acreditaram que pudessem

ser feitas soldas no estado sólido sem o uso de calor, metal de adição, super

cola ou similar e pediram permissão para visitar e testemunhar este processo.

No começo, materiais aplicados na tecnologia do tubo a vácuo não seriam

capazes de produzir altos níveis de energia de ultra-som. Além de serem

ineficientes eram caros. O trabalho foi limitado à pesquisa e ao

desenvolvimento que demonstraram a promessa do processo e alavancaram

sua evolução técnica.

A tecnologia da soldagem de metais por ultra-som pode ser usado para

diferentes aplicações utilizando adequadamente sua onda de som e as

características da energia mecânica de alta freqüência. As vantagens das

vibrações de onda curtas são as excelentes características direcionais e a alta

repetibilidade do sinal. Estas combinações garantem uma perfeita capacidade

de localizar uniões defeituosas, determinar as características dos materiais, a

espessura e as estruturas das camadas.

Figura 1: Típicas aplicações da soldagem por ultra-som.

A energia do ultra-som é usada para melhorar a estrutura metalúrgica dos

materiais. A irradiação acústica na massa fundida conduz a uma melhora na

degasification e refinamento das estruturas do grão durante o processo de

endurecimento. Vibrações mecânicas de alta-frequência têm um efeito

altamente depurador. Os picos de pressão (até 1000 bar) não só ajudam a

remover as partículas da superfície como também o óleo e a graxa, e

destacam também as camadas sólidas de verniz dos corpos dos metais, com a

ajuda de vibrações de baixa freqüência. Quando combinado com instrumentos

abrasivos, a perfuração ultra-sônica pode ser usada como uma técnica de

acabamento por moldar materiais que são frágeis e duros de trabalhar como o

vidro, cerâmica, etc. A soldagem ultra-sônica é um processo metalúrgico que

utiliza vários materiais com diferentes temperaturas de fusão. A tecnologia da

soldagem por ultra-som tem provado ser extremamente bem sucedida em

várias aplicações acima de tudo em eletrônica (figura 1), indústria elétrica,

indústria automotiva, ensaios não destrutivos, limpeza industrial e em alguns

outros campos. A vantagem do custo e as melhorias de qualidade obtidas pelo

uso desta tecnologia são notáveis.

Figura 2: Equipamento de soldagem por ultra-som com controle de qualidade

eletrônico.

O único resultado da soldagem de metais por ultra-som é a baixa radiação de

calor sem fusão da massa. O processo é determinado por alguns parâmetros

de soldagem que podem ser facilmente monitorados e controlados

eletronicamente, que é um pré-requisito para um processo seguro e de

qualidade (figura 2).

2. Descrição do Processo

2.1. Tipos de soldagem

Os diferentes processos para união de metais podem ser subdivididos em

diferentes categorias dependendo do seu princípio de ação. Estas ligações