Cómo mantener la máxima eficacia operativa de su equipo de soldadura por ultrasonidos

Estas son las claves para entender cómo el mantenimiento preventivo optimiza rendimientos, prolonga la vida útil del equipo y previene problemas costosos antes de su aparición.

---

El mantenimiento preventivo (MP) es un punto fundamental para garantizar que su equipo funcione a rendimiento máximo, esto ayuda a detectar potenciales problemas antes de que estos se conviertan en algo más grave y costoso. Está demostrado que reduce el tiempo de inactividad, aumenta la homogeneidad de la calidad, prolonga la vida útil de sus equipos y garantiza que estos funcionen de forma segura y conforme a lo que se espera.

El primer paso para establecer un programa de mantenimiento preventivo, tanto si su equipo de ultrasonidos es nuevo como si lleva un tiempo funcionando, es establecer un punto de referencia del mantenimiento. Se trata de un programa de inspección seguido de un registro de datos.

Los equipos nuevos pueden comenzar con un programa de mantenimiento de dos meses en el que se registran los resultados. Puede seguir con este proceso durante unos cuantos ciclos y, si su equipo funciona sin problemas, puede ampliar el intervalo a cada tres meses. A medida que pasa el tiempo, tendrá una idea más clara de cuál es el mejor programa de intervalos para el mantenimiento de los equipos dentro de su proceso de fabricación.

---

Lea también: ¿Cómo elegir la máquina inyectora de plástico adecuada?

---

Para establecer un punto de referencia para los equipos que ya están en servicio, tendrá que empezar por revisar todos sus registros de mantenimiento actuales. Conocer el historial de su equipo facilita el proceso para el MP. Compruebe qué mantenimiento se ha hecho previamente y cómo ha respondido el equipo. Identifique los parámetros de soldadura originales y los componentes de la pila de soldadura para cada aplicación (por ejemplo, la frecuencia, la amplitud, la fuerza descendente, la entrada de energía) y compruebe si se han modificado con el tiempo.

Los equipos a los que se les han modificado sus parámetros de soldadura originales o en los componentes de la pila pueden haber tenido problemas de mantenimiento. A veces, los técnicos pueden tomar atajos en el mantenimiento que se tenga que hacer, alterando los parámetros de soldadura (por ejemplo, aumentando la amplitud, cambiando a un amplificador de mayor ganancia) para compensar el envejecimiento de los componentes de la pila o el desgaste del sonotrodo. Este tipo de «parches» no son recomendables y pueden dar lugar luego a otras reparaciones más costosas.

Si los datos de registro anteriores muestran algún descenso en la calidad de la soldadura, es una señal de que seguro algo va mal. Busque datos que indiquen que las soldaduras sean irregulares o incompletas, que su aspecto no sea homogéneo, que el sonotrodo presente un desgaste irregular, que el actuador va «lento» o que se percibe que el proceso de soldadura pierde potencia o necesita más. Además, un yunque desgastado, el equipo que sujeta la parte inferior del ensamblaje durante la soldadura, también podría ser la causa de soldaduras irregulares o inconsistentes.

Principales problemas del mantenimiento preventivo (MP)

Para comprender los beneficios del MP, considere tipos de problemas o fallos que intenta evitar y cómo ocurren.

Punto 1: la pila

El principal elemento de mantenimiento de una soldadora por ultrasonidos son los componentes de la «pila»: el convertidor, el amplificador y el sonotrodo. Estos componentes se seleccionan o fabrican a medida para adaptarse a la aplicación de la soldadura y, al igual que un motor, están sometidos a tensiones y desgaste durante millones de ciclos.

En la parte superior de la pila está el convertidor, que se coloca en el actuador de la soldadora. Este «convierte» la energía eléctrica de la fuente de alimentación en energía mecánica (frecuencia/amplitud). Luego, el amplificador «refuerza» o reduce la amplitud (movimiento vertical) necesaria para la aplicación de soldadura. En la parte inferior se encuentra el sonotrodo, que transmite la frecuencia y amplitud de la vibración, bajo la presión descendente del actuador, a los contornos de la pieza o lámina para completar la soldadura.

Por lo tanto, la capacidad de repetir la soldadura depende de una transferencia de energía uniforme y eficaz a través de la pila, la cual depende a su vez de las interfaces mecánicas y de las conexiones de la misma pila: El convertidor se atornilla al actuador, el amplificador al transductor y el sonotrodo al amplificador. Entre estas interfaces mecánicas hay varillas roscadas, arandelas especiales (por ejemplo, la arandela Mylar) o grasa.

---

Le puede interesar: Industria 4.0 al servicio del reciclaje.

---

Mantenimiento preventivo de la pila:

Un programa de MP debe tener como objetivo mantener todo el conjunto de la pila correctamente ajustado y alineado para obtener el máximo rendimiento y vida útil. Los componentes de la pila normalmente están unidos por varillas roscadas o pernos que se ensamblan con un nivel específico de par de apriete. La tensión y las vibraciones habituales pueden hacer que estas conexiones se aflojen, por lo que hay que comprobarlas y volverlas a apretar con regularidad.

También querrá minimizar el desgaste por «fricción» de los componentes de la pila. El desgaste por fricción se produce con carga, cuando pequeñas irregularidades en superficies opuestas se adhieren entre ellas con la compresión, pero se rompen con la oscilación o el deslizamiento, lo que conlleva a una pérdida de material. Las primeras superficies afectadas son las arandelas que encajan entre los componentes de la pila. Las arandelas desgastadas se deterioran y se convierten en una sustancia que parece suciedad (figura 1), mientras que las superficies metálicas rotas adquieren un aspecto descolorido o corroído.

Imagen 1: Restos de «suciedad» por el desgaste de una arandela. Imagen cortesía de Emerson.

El mantenimiento preventivo típico de la pila debería incluir:

• Retire la pila y revísela con frecuencia.
• Desmonte y compruebe las arandelas, los componentes de la pila y las superficies del sonotrodo en busca de signos de desgaste, siguiendo siempre los procedimientos recomendados por el fabricante.
  • Cambie las arandelas si fuera necesario.
  • Repare los componentes metálicos según los procedimientos recomendados por el fabricante o, si están muy dañados, sustitúyalos.
• Vuelva a montarlos y a ajustarlos según las especificaciones del fabricante antes de reinstalarlos.

 

Punto 2: el actuador/ cilindro de aire

El segundo elemento esencial para el MP de una soldadora por ultrasonidos es el actuador, que (normalmente) incluye un cilindro de aire neumático para proporcionar fuerza descendente. Esto depende de un suministro de aire comprimido «limpio y seco», ya que la humedad, el aceite o las partículas pueden reducir considerablemente la vida útil del pistón y las juntas del cilindro. La contaminación por aceite o agua en los conductos del suministro de aire comprimido son las principales causas de desgaste del cilindro, lo que puede provocar que el movimiento del actuador se vuelva lento.

La contaminación por aceite se produce porque el envejecimiento y el desgaste de los pistones del compresor permiten la fuga de aceite, lo que crea gotas de aceite o manchas de color amarillo-marrón (Figura 2) en los conductos de suministro de aire. Las válvulas para la purga de aceite pueden ayudar a capturar y contener parte de esta contaminación por aceite, pero si el problema es importante, puede que necesite un compresor de aire nuevo.

---

Contenido relacionado: 20 Tips para ahorrar energía en plantas de inyección.

---

La contaminación por agua puede ocurrir en cualquier momento, aunque es peor en verano, cuando la humedad relativa es más alta. Los usuarios pueden informar de que los actuadores funcionan con lentitud, los cilindros de aire se «atascan», los solenoides no funcionan correctamente o aparecen gotas de humedad en los conductos de suministro de aire. A menudo, la causa tiene que ver con un rendimiento deficiente o con una falta de capacidad del sistema de secado por aire comprimido de la instalación. Compruebe esto antes.

Imagen 2: Mancha de color amarillo-marrón a causa de la contaminación por aceite en el compresor de aire. Imagen cortesía de Emerson.

El mantenimiento preventivo del actuador/cilindro de aire debería incluir:

• Abra la carcasa del actuador e inspeccione los conductos de aire en busca de gotas o decoloración.
• Inspeccione y limpie el cilindro de aire y el filtro.
  • Limpie los líquidos y la suciedad que haya en el filtro.
  • Desmóntelo y límpielo cuando sea necesario, siguiendo los procedimientos recomendados por el fabricante. Reemplace el filtro si está sucio, húmedo o tiene fugas.
• Vacíe la válvula de purga de aceite.
• Compruebe y mantenga el sistema de secado por aire comprimido

Normalmente, los cilindros neumáticos son tan fiables que rara vez hay que cambiarlos. Sin embargo, algunas organizaciones verifican el funcionamiento del cilindro comprobando la fuerza de soldadura (fuerza descendente a través del actuador) de manera mensual o regular. Si el valor en la fuente de alimentación del soldador es igual al valor de fuerza en el equipo de prueba calibrado, el cilindro y el actuador están funcionando normalmente.

Punto 3: Componentes electrónicos de las soldadoras

Los componentes electrónicos de las soldadoras se han diseñado para ofrecer una mayor fiabilidad, por lo que no suelen presentar problemas. El punto clave aquí es la inspección visual. Con el paso del tiempo, el movimiento del actuador, que aloja los cables que suministran energía al convertidor, puede provocar fatiga y desgaste en el cableado. Los signos de desgaste incluyen zonas de color marrón, oscurecidas o agrietadas en el aislamiento de los cables o de los tubos que los llevan. Cualquier fallo en esta área requiere servicio de fábrica.

Conclusión

Afortunadamente, dado que la soldadura de plásticos por ultrasonidos es una tecnología madura y muy fiable, se conocen bien los problemas más comunes de funcionamiento y mantenimiento. Décadas de desarrollo tecnológico han dado como resultado equipos que combinan un diseño duradero, una tecnología digital avanzada y un funcionamiento uniforme. Asimismo, los problemas de estos equipos de soldadura pueden evitarse o resolverse con relativa rapidez si se sigue un programa de mantenimiento actualizado y programado con regularidad.

Nota importante: Aunque este artículo proporciona directrices básicas para el MP, un MP eficaz debe basarse siempre en las prácticas y procedimientos publicados por el fabricante del equipo.

 

---

Sobre el autor: Mike Gizzi es Global service and calibration manager para la soldadura de plástico y metal por ultrasonidos de Branson™ en Emerson. Sus 38 años de carrera en Emerson incluyen 15 años en electrónica, fabricación y pruebas de productos por ultrasonidos, y más de 20 años en la gestión de operaciones de servicio y reparación de equipos de limpieza por ultrasonidos, soldadura de plásticos y de metales de Branson, así como operaciones de calibración del Instituto Nacional de Normas y Tecnología (NIST, por sus siglas en inglés, National Institute of Standards and Technology) para soldadoras por ultrasonidos Branson utilizadas en la fabricación de productos médicos.