A soldagem por vibração se adapta às demandas de mudança

Muitos engenheiros automotivos têm pesadelos com problemas de ruído, vibração e aspereza (NVH). Ironicamente, uma dessas pragas – a vibração – é amplamente usada para montar muitos tipos de peças plásticas de automóveis.

A soldagem por vibração, prima da soldagem ultrassônica, é um processo de montagem popular porque tem muitas vantagens. Pode unir termoplásticos similares e dissimilares. A soldagem por vibração também pode montar peças produzidas de diferentes maneiras, como moldagem por sopro, moldagem por injeção ou impressão 3D.

Além disso, a soldagem por vibração pode soldar peças grandes com formas complexas. É um processo relativamente rápido para unir grandes peças plásticas. E, como aplica pressão antes do calor, uma certa quantidade de empenamento da peça pode ser acomodada.

Os soldadores por vibração podem unir praticamente todos os termoplásticos, incluindo muitos tipos de nylons, poliamidas, policarbonatos e polipropilenos. O processo de união de 50 anos também tolera aditivos, corantes, cargas e contaminantes.

A maioria dos soldadores por vibração hoje usa servos elétricos e sistemas de acionamento eletromagnético linear. A atuação do servo reduz a manutenção, aumenta o tempo de atividade e usa mais de 30% menos energia do que as máquinas hidráulicas.

"A soldagem por vibração linear move fisicamente uma das duas peças horizontalmente sob pressão, criando calor através da fricção da superfície que derrete e solda as peças juntas", diz Phil Sandow, vice-presidente de vendas e marketing da Telsonic Ultrasonics Inc., que oferece uma linha completa de soldadores de vibração de alta e baixa frequência.

"Em comparação com a soldagem ultrassônica, a soldagem por vibração opera em frequências muito mais baixas, amplitudes mais altas e força de fixação muito maior, criando grandes áreas de solda seladas", explica Sandow. "Os cabeçotes eletromagnéticos eliminam o desgaste e a lubrificação associados às superfícies dos rolamentos. Os servos elétricos nos permitem controlar a pressão e obter tolerâncias mais rígidas durante o derretimento."

A soldagem por vibração é um processo de montagem bem estabelecido que é aplicável a uma ampla gama de geometrias e materiais de peças, tornando-a ideal para a produção de peças usadas em tudo, desde automóveis até máquinas de lavar.

"Uma das principais vantagens da soldagem por vibração é que ela pode ser usada para peças muito grandes", diz Miranda Marcus, engenheira sênior de união de polímeros da EWI. "Peças de até um metro e oitenta de comprimento podem ser unidas. Em comparação, a soldagem ultrassônica é normalmente limitada a cerca de 12 polegadas quadradas [tamanho do cubo] e, mesmo assim, não fornecerá uma solda contínua.

"A única limitação real ao tamanho das peças que podem ser soldadas é o custo-benefício da construção de máquinas maiores", explica Marcus. "Cinco a seis pés é o limite para equipamentos fabricados atualmente. No momento, não há nenhum incentivo financeiro para construir maiores, porque há muito poucos conjuntos de plástico maiores que dois por cinco pés que se beneficiariam da soldagem por vibração.

"Enquanto muitos outros processos podem soldar peças grandes, como placa quente, laser e soldagem por infravermelho, a soldagem por vibração é normalmente muito mais rápida", aponta Marcus. "Do lado negativo, ela tende a produzir particulado (poeira de plástico), o que não é aceitável para algumas aplicações. Além disso, a soldagem por vibração requer uma superfície mais plana do que a soldagem por chapa quente, laser e infravermelho."

A soldagem por vibração tem um tempo médio de soldagem de 10 a 15 segundos e um tempo de espera de cerca de 15 segundos. De acordo com Marcus, os processos de montagem que podem soldar peças do mesmo tamanho aproximado, como placa quente e infravermelho, têm um tempo de ciclo total de 45 segundos ou mais. A soldagem a laser pode ser tão rápida quanto a soldagem por vibração, mas a um custo significativamente maior para peças maiores.

"A soldagem por vibração funciona melhor com materiais bastante rígidos e com alto coeficiente de atrito superficial", diz Marcus. "Exemplos incluem acrilonitrila butadieno estireno, poliamida, policarbonato e polibutadieno tereftalato. O polipropileno pode ser bem soldado por vibração se as peças tiverem paredes grossas ou se algum preenchimento de vidro for adicionado.