5 metodi infallibili per un matrimonio perfetto ULTRASUONI – ELETTRONICA

 

L’aspetto più divertente nel lavorare nel campo degli ultrasuoni sono le mode.

Puoi parlare con persone diverse che lavorano in aziende molto lontane tra loro e addirittura in settori completamente distinti in tutto, a parte il fatto di dover utilizzare la nostra tanto amata (da alcuni) o odiata (da loschi figuri tipicamente poco informati) saldatura a ultrasuoni.

Tutti vogliono semplicemente tenere uniti due semplici pezzi di plastica. Fine.

Possiamo parlare di:

• Filtri sangue
• Cassette dialisi
• Giranti pompa
• Fanali auto
• ……

Ma ogni tanto sembra che tutto il mondo comincia a girare in un verso ben determinato e tutti iniziano a ricercare il metodo migliore per unire piccoli o grandi parti con dentro un bel po’ di componenti elettrici o elettronici.

Nasce così la grande domanda.

“Gli ultrasuoni sono davvero pericolosi per i componenti elettrici o elettronici?”

Lascia che ti faccia un esempio pratico per spiegarti in modo chiaro la situazione.

Pensi che guidare l’automobile sia pericoloso?

Ora, a seconda delle esperienze che hai avuto nella vita puoi rispondermi in un modo o nell’altro e comunque avrai sempre una parte di ragione.

Il punto è che da una parte ogni anno muoiono sulla strada decine di miglia di persone solo in Italia. Per questo motivo la gente smette forse di usare l’auto, l’autobus o qualsiasi altro mezzo su strada?

Certo che no. Semplicemente ne valutano i rischi, i costi e le attività che vogliono fare.

Ogni giorno milioni di persone usano l’auto facendo del loro meglio per evitare ogni spiacevole situazione che può accedere.

Ecco, questo è quello che ti posso rispondere sull’utilizzo degli ultrasuoni per saldare particolari che contengono al loro interno elementi elettrici o elettronici.

Adesso vediamo come sfrecciare a 300 km/h come Dominic Toretto senza fracassarti al suolo in 10 secondi!

 

 

 

1. Usa sempre la frequenza più alta possibile

Che novità dirai tu, è il primo principio della saldatura a ultrasuoni. Si, è vero, ma in questo caso è assolutamente fondamentale. Perché più alzi la frequenza più sarai delicato nel tuo particolare perché le alte frequenze sono le prime ad essere smorzate dai materiali plastici la dove possono essere dannose.

Mi spiego meglio, usare per esempio una frequenza di 35 kHz è come indossare un soffice guanto di velluto. Ti posso toccare senza che te ne accorgi!

Ricorda che i componenti elettronici più delicati per la saldatura a ultrasuoni sono i PTH (Pin Through Hole) perché vibrando dal basso verso l’alto risentono più in profondità della vibrazione.

Sempre, quando possibile la frequenza di vibrazione più indicata, visto che ha anche una buona potenza (1.200 W) è senza dubbio la 35 kHz. Penetrazione minore, minor tempo ciclo, minor ingombro, minor peso e…ABBRA CADABBRA…minori costi!

Devi solo stare attento se lavori con materiali semi-cristallini perché necessitano di un’ampiezza (sempre lei naturalmente) e un’energia di fusione importante.

Per il resto, se le dimensioni lo permettono, diciamo fino a un diametro massimo di 35 – 40 mm, allora vai tranquillo!

2. Scegli il materiale che richiede la minore ampiezza di saldatura

Anche qui niente di nuovo. Questo aspetto è strettamente connesso al punto 1.

ABS, PC e company non creano particolari problemi. Se invece devi andare su PA66 con o senza fibra di vetro, o un PEEK, un PP o uno dei tanti bricconi della compagnia dei semi-cristallini allora hai l’obbligo di seguire in maniera precisa i punti 3 e 4.

3. Riduci al minimo la distanza tra sonotrodo e direttore di energia

Questo tema è delicato e dove in questo tipo di progetti si cominciano a contare i cadaveri.

Considera che più vicino riuscirai ad arrivare all’area di saldatura (col tuo sonotrodo) e più renderai la saldatura veloce e delicata…praticamente invisibile!

Un po’ come essere Arsenio Lupin e svaligiare la casa dell’ispettore Zenigata.…il poveretto si sveglia la mattina…ed è sparito tutto..anche il suo letto!

Anche se sei un esperto e hai capito perfettamente ti voglio dare alcune linee guida.

• Il sonotrodo DEVE SEMPRE appoggiarsi in modo perpendicolare (esattamente sopra la giunzione/direttore di energia) così le vibrazioni soniche vengono trasmesse in modo diretto, più efficiente ed efficace.

ATTENZIONE: se il punto di contatto del sonotrodo non è perpendicolare alla zona di saldatura aspettati un’ ampiezza richiesta superiore e alcuni possibili difetti come segni superficiali (soprattutto), bave, aumento del tempo di saldatura e situazioni di mancata tenuta ermetica.

• Non andare mai oltre i 20 mm di distanza. Se usi il 35 kHz mai oltre 8-10 mm. Per materiali semicristallini, per essere tranquillo tieniti ad una distanza non superiore ai 12 mm.

==> NOTA IMPORTANTE: se devi appoggiarti col sonotrodo sopra a una zona di vuoto come per esempio un tubo o una valvola (tipiche applicazioni dei filtri o delle pompe in ambito medicale o automotive) sarà per te di vitale importanza regolare in modo estremamente preciso l’ampiezza (probabilmente più alta di un 5-10% rispetto al valore tipico per quel materiale) e il profilo delle forze di saldatura. In ogni caso se non disponi di un sonotrodo correttamente progettato FEM che ha una distribuzione di vibrazione costante (non più di 4-7 µm tra il valore massimo e minimo) allora comincia a pregare perché corri un grosso rischio: problemi sul campo nel medio e lungo termine!

4. Determina con la massima precisione l’AMPIEZZA di vibrazione

Ne ho già parlato quindi non mi dilungo.

Solito consiglio. Parti dal valore raccomandato, per esempio 25 µm per l’ABS se usi una 20 kHz e varia con la famosa regola empirica del ±3 µm.

Se hai un tempo di saldatura uguale (varia solo di pochi centesimi di secondo) allora usa il valore più basso. Minor penetrazione degli ultrasuoni, minore stress a tutti i tuoi condensatori, resistenze e microchip!

Ecco un piccolo esempio di saldatura su un componente “mini-elettrico“.

 

5. Riduci al MINIMO il tempo di saldatura

Una volta che hai trovato l’ampiezza corretta (se necessario arriva anche al decimo di micron!), il mio consiglio è di aumentare la velocità di fusione (o velocità di giunzione) inserendo 2 o più forze di saldatura con valori crescenti. In questo modo ridurrai il tempo ciclo, aumenterai l’accoppiamento tra le due parti e avrai un minore spostamento tra le due metà da saldare.

In parole semplici

==>  minore sarà lo stress, maggiore affidabilità avrai nel medio e lungo termine (GARANTITO!).

Su questo punto ho una statistica interessante.

In base a circa 1.100 saldature in cui erano presenti elementi elettrici o elettronici, il tempo di saldatura non è mai stato superiore a 0,88 secondi.

Considera poi che in più del 93% dei casi sempre il tempo di saldatura era inferiore a 0,47 secondi.

==> Se questi dati non sono in linea con i tuoi, allora ti consiglio un’ottima assicurazione!

Credo che per oggi ti ho dato abbastanza informazioni per andare sempre sul sicuro.

Ti do solo gli ultimi 3 consigli e poi ti lascio a qualche esempio che ti aiuta a capire come lavorano le aziende che ti fanno concorrenza.

Si hai capito bene, quelle odiose aziende che sviluppano i progetti in tempo, scelgono i materiali migliori, vengono corteggiati dai clienti, dormono sonni tranquilli e naturalmente che portano a casa ogni giorno un sacco di EURO sonanti.

Specialmente quando usi la saldatura a ultrasuoni con l’elettronica di mezzo:

• Non usare mai l’anticipo degli ultrasuoni (pre-trigger) prima di toccare il pezzo!!!
• Correggi i parametri di saldatura in base al grafico di forza, distanza e potenza
• Smettila di usare sonotrodi di alluminio o titanio (non trattato) quando hai a che fare con un particolari che hanno della fibra di vetro o cariche minerali in generali. Esiste un materiale chiamato acciaio sinterizzato col quale fai ben più di 1.000.000 di saldature perfette!

Un ottimo esempio di come applicare questi 5 metodi è l’applicazione con ben 15 LED che vedi qui sotto.

Qual è il resto del menu di oggi?

Sensori opto-elettrici

(naturalmente saldati in 35 kHz in svariati milioni di esemplari)

Sensori induttivi o capacitivi

Relé e circuiti di sicurezza

Switch elettronici

Batterie

Sirene e segnali luminosi

Housing multifunzione

Displays

Home automation

Multimetri digitali

Cavi, connettori e cablaggi speciali

Fanali

 

 

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

Francesco