I 7 semplici passi che utilizzano i professionisti della saldatura a ultrasuoni

In questo articolo scoprirai 7 semplici passi che ti permetteranno di fare dei setup semplici per ognuna delle tue applicazioni.

Non ci saranno concetti particolarmente nuovi ma il processo di saldatura a ultrasuoni verrà scomposto in 7 precise fasi e verranno identificate in modo chiaro per ognuna di esse le grandezze coinvolte.

Voglio dirti subito che non si tratta di metodo assoluto che deve essere seguito nei minimi dettagli. Questo è semplicemente l’ approccio pratico che seguo in ogni processo che di saldatura e che mi permette di volta in volta di risolvere i problemi quotidiani e di ottimizzare tutti i progetti che affronto.

Dalla mia esperienza di questi anni su e giù per l’Italia, posso dire che in fatto di approccio alla saldatura e al suo utilizzo ho visto veramente di tutto: dalle alchimie post-stampaggio ai riti propiziatori fino alla creazione di vere e proprie teorie basate essenzialmente sul nulla, ovvero su percezioni mentali che non hanno niente a che fare con un processo scientifico e pratico. Se da una parte questi sistemi sono simpatici anche se poco attinenti alla realtà, dall’altra, sono quanto di più lontano possa esistere da un metodo pratico efficace che dia risultati affidabili qualunque siano le applicazioni e gli utilizzi.

Quindi d’ora in poi lascia pure ogni leggenda metropolitana che hai sentito e seguimi in questo percorso formativo che ti renderà un esperto di saldatura grazie ai risultati che porterai nei progetti che ti saranno affidati.

Quello che interessa a coloro che si occupano di saldatura a ultrasuoni è di avere un processo stabile, preciso e ripetibile. Nessun problema che compare in modo casuale, nessuna scocciatura del venerdì pomeriggio e nessun pensiero la sera quando torna a casa dal lavoro. Tutto deve filare liscio. Non per fortuna o per caso ma perché i punti critici saranno intercettati con anticipo e risolti prima che si presentino.

Niente di difficile, basta conoscere le giuste nozioni per capire come affrontare passo passo il processo di saldatura.

Per avere questo, hai bisogno di un metodo chiaro, semplice e quanto più possibile standardizzabile.

Purtroppo nel nostro Paese non esiste niente di tutto questo e i motivi sono principalmente due:

• L’Italia è il paese degli artisti in cui ognuno si inventa dall’oggi al domani una tecnica nuova, speciale e “personalizzata” da tenere nascosta come propria ricetta magica in modo da proporla poi ai clienti come elemento di vantaggio sulla concorrenza

• Nessun produttore di ultrasuoni si è mai sognato di fornire ai propri clienti, oltre ai macchinari, anche un metodo pratico che permetta a chiunque di gestire in modo autonomo e sicuro i propri processi. Questa mentalità insana di nascondere le informazioni ha creato negli anni una serie infinita di problemi e soprattutto ha fatto nascere alcune convinzioni assolutamente sbagliate e fuorvianti.

Partendo da questa situazione lo scopo che mi sono prefissato è di definire una base comune e un linguaggio univoco per potermi confrontare con te in ogni momento in modo chiaro e capibile da chiunque.

Il modo migliore di affrontare un problema complesso, sarai d’accordo con me, è quello di scomporlo in un gruppo di sotto-problemi di più facile risoluzione.

Come se ti incontrassi al bar, e ti chiedessi: “Ehi come va vecchio?” e tu sapresti benissimo che non mi riferisco alla tua età ma mi rivolgo a te come a un amico di vecchia data.

Non solo. Questo doveva essere fatto in modo gratuito, consultabile in qualsiasi momento e in qualsiasi luogo.

Spero che il mio aiuto ti sia utile!

In tutto questo, e chi lavora con me lo sa molto bene, alla base dello sviluppo di un progetto o in fase risoluzione di un problema io adotto un metodo strutturato e organizzato che ha i seguenti obiettivi:

• Identificare in maniera chiara e inequivocabile ogni singola fase
• Scomporre il problema in sotto processi più facilmente analizzabili
• Capire quale o quali fasi devono essere migliorate
• Agire in modo mirato
• Valutare risultati e cambiamenti
• Rendere definitivo il miglioramento

Vediamo dunque singolarmente tutte le fasi che compongono una corretta e professionale saldatura a ultrasuoni.

1. Montaggio (creazione dell’assieme)

Questa fase è utile per capire se i due sotto assiemi sono stati progettati correttamente e si auto-centrano (vale la stessa considerazione se il centraggio viene garantito sul posaggio). Ti basterà semplicemente provare a far scorrere a destra e a sinistra il particolare superiore per avere un’idea di quale sarà il comportamento in fase di saldatura. Se il pezzo ha dei vincoli di libertà troppo ampi, ovvero se si sposta sensibilmente (di 0,2 – 0,3 o più decimi) significa che anche in saldatura avrà lo stesso comportamento e una parte dell’energia che si utilizzerà sarà spesa in spostamento relativo anziché nell’innescare nel più breve tempo possibile (<0,5 ms) la generazione di materiale fuso.

2. Azionamento e discesa del sonotrodo

In questa fase vogliamo verificare che il particolare sia all’interno dell’intervallo di misura dell’encoder. Oltre a quest’operazione, è fondamentale fare ora anche il livellamento sonotrodo-pezzo. Quindi inserisci un pezzo non saldato nel posaggio, fai scendere lentamente il sonotrodo (50 – 60 o 100 N sono sufficienti) e regola di conseguenza il piano sottostante col metodo che preferisci. Puoi usare un foglio sottile di carta nelle diverse aree di contatto sonotrodo-pezzo per capire la “bontà” della tua regolazione. Più il livellamento è raffinato, più la saldatura sarà uniforme e omogena nell’area stabilita.

3. Determinazione del punto trigger

In questa fase si fissa la quota (sulla scala dell’encoder) in cui la saldatrice trova il pezzo. Questa fase è molto importante perché ti consente di capire quanto il tuo processo di stampaggio sia sotto controllo misurando i vari punti trigger dei pezzi che inserirai di volta in volta. In più, fissando una finestra di controllo adeguata, la tua saldatrice troverà se un pezzo è già stato saldato evitando di risaldarlo e di renderlo non conforme. Il trigger viene sempre fatto sulla quota dell’encoder utilizzando un tempo di sorveglianza (tipicamente 0,2 s ma che può essere aumentato o diminuito): se la misura dell’encoder non varia in 0,2 s allora il sonotrodo ha trovato il tuo pezzo. Attenzione: la maggior parte delle saldatrici in commercio utilizza la forza (o pressione) per fare il trigger e questo è molto meno preciso dell’encoder. Ti spiego subito perché. Quando il sonotrodo incontra il pezzo, esercita su di lui una certa forza: se viene scelta la forza come parametro per l’ acquisizione della quota trigger allora questa aumenterà di un valore da definire comprimendo ancora di più il pezzo (e spostando a sua volta la misura della quota). Oltre a questo il tuo direttore di energia rischia di essere schiacciato e deformato. La conseguenza è che il punto trigger sarà più variabile (aumentando la finestra delle tolleranze) e che in alcuni casi avrai un direttore di energia leggermente piatto che impiegherà più tempo a fondersi e che in alcuni casi uscirà dalla finestra di conformità che tu avrai impostato, ovvero sarà a tutti gli effetti uno scarto!

4. Inizio della vibrazione ultrasoniche

Gli ultrasuoni vengono attivati e il processo di fusione ha inizio.

5. Raffreddamento

In questa fase molto importante (e spesso trascurata da molti operatori del settore) il materiale fuso delle due parti viene mescolato, compresso e raffreddato. La corretta gestione di questa fase ti darà una giunzione forte, compatta e nei casi in cui è richiesto, in tenuta ermetica. Qui sotto trovi una bella immagine di una giunzione ben raffreddata e di una con delle zone di vuoto. Su questo argomento ritornerò in altri articoli. Per il momento ti basti sapere che un’altra possibile causa delle zone di vuoto è l’errato dimensionamento del direttore di energia e in particolare del “gap” che provoca il bloccaggio dell’assieme.

6. Ritorno del sonotrodo in posizione iniziale

Velocemente il sonotrodo ritorna in posizione iniziale per la prossima saldatura.

7. Estrazione

La saldatrice, tramite il controllo di processo integrato, verificherà il rispetto di tutti i parametri, limiti e finestre di gestione statistica (Cp, Cpk, ecc.). Il tuo pezzo sarà così estratto conforme e nel rispetto di tutte le specifiche tecniche definite in precedenza.

Qui sotto trovi uno schema esaustivo di ciò che è stato spiegato in questo capito.

Come sempre, se hai domande, contattami pure nel modo che preferisci.

Buon lavoro e, chiunque tu sia, sii sempre unico.

Francesco