CÓMO FUNCIONA Y APLICACIONES DE LA UNIÓN DE ALAMBRE ULTRASONICO

¿Qué es la unión ultrasónica de cables ?

La unión ultrasónica de cables o la soldadura ultrasónica de cables es un proceso de soldadura industrial que utiliza vibraciones ultrasónicas para unir plásticos, metales o materiales diferentes. Durante la soldadura, los materiales unidos normalmente se mantienen unidos mediante un accesorio (o yunque) y un sonotrodo (una herramienta de metal que vibra).

Cuando el sonotrodo aplica vibraciones mecánicas a las superficies a unir, la fricción resultante genera calor. Este calor normalmente une los materiales en 0,1 y 1 segundo.

Se dice que la unión de cables ultrasónicos es un proceso de soldadura de estado sólido porque la soldadura se produce por debajo del punto de fusión del material. Esto es especialmente importante para las aplicaciones de unión de metales donde las altas temperaturas podrían generar propiedades no deseadas.

Cómo funcionan los sistemas de soldadura ultrasónica

La unión ultrasónica de cables comienza con la fuente de alimentación, una pequeña caja que convierte la corriente eléctrica entrante en una señal ultrasónica de alta frecuencia.

Esta energía eléctrica viaja al convertidor (o transductor), que la transforma en vibraciones mecánicas a través de discos que vibran muy rápidamente. El tamaño de estas vibraciones se denomina “amplitud”, un parámetro clave al configurar sistemas de soldadura por ultrasonidos.

Luego, las vibraciones se amplifican en el amplificador y se transmiten a la bocina de soldadura (o sonotrodo). Es la pieza metálica que realiza la soldadura transfiriendo las vibraciones a la superficie de la pieza. El cuerno está diseñado específicamente para tomar la forma de la superficie a soldar.


Aplicaciones de unión de cables ultrasónicos

La factibilidad del proceso de soldadura por ultrasonidos depende del grosor de las piezas que se van a unir. Como regla general, las piezas gruesas no se pueden unir mediante unión ultrasónica. El grosor máximo suele ser de unos pocos milímetros y depende del equipo y los materiales unidos.

Cuando se trata de soldadura ultrasónica de metales, las aplicaciones se limitan a metales maleables como el aluminio, el cobre y el níquel. El proceso es muy popular para la unión de conexiones de microcircuitos, láminas de metal, láminas, cintas y mallas.

Las aplicaciones de unión ultrasónica se distribuyen en varias industrias:

• Industrias informáticas y eléctricas (motores eléctricos, bobinas de campo, transformadores, condensadores, etc.)
• Industria aeroespacial y automotriz (baterías EV, paneles de puertas, volantes, componentes de motores, etc.)
• Industria médica (filtros de sangre, catéteres intravenosos, tubos de diálisis, mascarillas, etc.)
• Industrias de alimentos y empaques (envases de bebidas, envoltorios de barras de chocolate, paquetes de alimentos congelados, químicos reactivos, etc.)

Unión ultrasónica de cables: tendencias en la industria de vehículos eléctricos

La unión ultrasónica de cables es una tecnología importante para el ensamblaje de componentes de módulos de baterías. Las celdas deben conectarse eléctricamente a barras colectoras (o colectores de corriente) a través de cables (generalmente ubicados en la parte superior del módulo) para distribuir la corriente.

Además de utilizar la unión ultrasónica, los fabricantes de baterías utilizan cada vez más la tecnología láser para sus aplicaciones de unión de cables.

La limpieza es un paso importante para preparar las superficies para la unión ultrasónica de cables, esto generalmente se logra mediante la limpieza con plasma o láser. Dado que la unión ultrasónica tiene sus limitaciones, a veces también se utilizan láseres para soldar.


Limpieza láser para preparar superficies para la

unión ultrasónica de cables Unión ultrasónica de cablesrequiere una superficie perfectamente limpia sin grasa, polvo u otros contaminantes. Si la superficie está ligeramente contaminada, el proceso de unión puede fallar o se puede producir corrosión.

Las baterías requieren una limpieza cuidadosa para evitar dañar sus componentes. Por tanto, se deben evitar los métodos mecánicos que generan abrasión.

Algunos fabricantes preparan las superficies manualmente limpiándolas con isopropanol, acetona y paños limpios. Aunque pueden obtener buenos resultados, esta solución no es viable si los fabricantes quieren optimizar sus procesos y mejorar su velocidad.

Por el momento, la limpieza con láser es la única solución que permite la automatización mientras limpia perfectamente superficies pequeñas y localizadas.

La limpieza con láser se puede integrar en la línea de producción justo antes del proceso de unión de alambre. Esto evita la recontaminación de la superficie que, de otro modo, se produciría con el tiempo.


Soldadura láser para reemplazar la unión ultrasónica

La unión de cables ultrasónicos es una tecnología flexible, pero tiene limitaciones, ya que solo se puede usar para juntas traslapadas. Como resultado, las soldaduras no se pueden hacer para encajar en espacios pequeños y los diseños de baterías están limitados por esto.

A medida que los fabricantes de baterías desarrollan nuevos diseños, muchos optan por reemplazar la unión ultrasónica con soldadura láser.

La soldadura láser es un proceso sin contacto de alta velocidad que suelda superficies utilizando la energía de un rayo láser. Ofrece las mismas ventajas que los fabricantes de baterías obtienen de la unión ultrasónica:

• Fácil de automatizar
• Zona mínimamente afectada por el calor (sin cambios microestructurales causados ​​por el calor)
• No se necesitan adhesivos ni consumibles (como materiales de soldadura o hilos)
• Excelente calidad de conexión
• Se pueden soldar materiales diferentes

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