Colagem de metal com soldagem ultrassônica

A palavra “soldagem” evoca uma imagem específica – a chama exposta de uma tocha e o metal fundido em brasa. As peças metálicas são aquecidas ao estado líquido para uni-las umas às outras. Para produtos elétricos e de pequena escala, este não é um método de ligação viável. A soldagem ultrassônica permite a formação de uma ligação entre os metais, sem exigir que o metal saia do estado sólido.

Dave Krysiak, gerente de vendas norte-americano para soldagem ultrassônica de metais na Sonics & Materials Inc., explica que a soldagem ultrassônica de metais usa fricção criada por vibrações de alta frequência para criar uma ligação sem exigir que os metais se fundam.

“A soldagem ultrassônica é um processo de estado sólido que cria ligações metalúrgicas por meio de fricção”, diz Krysiak.

O benefício de criar ligações sem derreter o material é que nenhum composto intermetálico ou partículas são criadas, afirma Joe Stacy, gerente nacional de vendas para soldagem ultrassônica de metais na Emerson Automation Solutions. Isso também elimina o risco de corrosão.

A soldagem ultrassônica pode ser usada para unir uma ampla variedade de metais não ferrosos condutores e macios, desde cobre, alumínio e níquel até lítio, latão, prata e ouro. Ao contrário da soldagem plástica ultrassônica, este processo permite que materiais diferentes sejam unidos com sucesso. Essa capacidade torna a soldagem ultrassônica de metais o processo de ligação ideal para aplicações que envolvem dispositivos de armazenamento de energia, chicotes e conjuntos de fios, disjuntores e interruptores elétricos, eletrônicos de consumo e telefones celulares, e até mesmo dispositivos médicos implantáveis.

“As baterias de veículos elétricos são um mercado muito aquecido atualmente. A soldagem ultrassônica de metais é amplamente utilizada neste mercado porque somos capazes de unir materiais muito finos - folhas de até 5 mícrons - e temos a capacidade de unir esses materiais em até 100 camadas, permitindo a montagem de [baterias] de lítio de alta potência. e supercapacitores”, diz Stacy.

Outra diferença entre a soldagem ultrassônica de plástico e metal é a aplicação da amplitude. De acordo com Krysiak, a amplitude é aplicada ao componente superior na direção vertical na soldagem plástica ultrassônica, enquanto a amplitude é aplicada a um componente de assentamento lateral em um movimento lateral para materiais metálicos.

Em comparação com a soldagem e crimpagem, a soldagem ultrassônica de metal não requer adição de materiais ou consumíveis para criar uma ligação. O processo oferece resultados repetíveis e um nível de controle mais alto do que outras técnicas de colagem. Como há muitas variáveis ​​envolvidas no processo de metal ultrassônico – amplitude, frequência, pressão e ferramentas – às vezes é necessário tempo para desenvolver parâmetros de soldagem e ferramentas que sejam idealmente adequadas às especificidades de uma aplicação específica.

Embora o processo seja altamente repetível e controlável, a soldagem ultrassônica de metal requer treinamento e testes para produzir resultados precisos. Se a técnica não for realizada corretamente, os materiais e fios colados podem ficar fragilizados. A soldagem ultrassônica de metal também requer testes extensivos, como testes de tração, descascamento e destruição de resistência, para obter ligações precisas e repetíveis.

O próprio design das ferramentas desempenha um papel fundamental no sucesso da ligação.

“Muitas vezes, a chave para o sucesso em aplicações de soldagem de metal envolve o projeto, o detalhe e a implementação das ferramentas de soldagem”, observa Stacy. “A buzina – a metade da ferramenta que transmite a energia ultrassônica através de uma das peças para a zona de solda entre as peças – deve ter uma combinação adequada de material de base, formato, textura de superfície e padrões serrilhados para fornecer essa energia com eficiência.”

Escolher o soldador ultrassônico apropriado para a tarefa também é essencial. Krysiak recomenda trabalhar de trás para frente a partir da aplicação para escolher a frequência certa para os materiais e produtos. Empresas como Sonics e Emerson oferecem uma variedade de soldadores e serviços para atender às demandas em constante mudança da indústria, incluindo integração de automação. A soldagem ultrassônica pode ser usada para unir metais em uma variedade de aplicações.