Costura que no aguanta, grietas y soldadura fría: en qué orden revisar
Cuando una costura no aguanta, lo primero que se toca son los parámetros, que suelen ser lo último que cambió. Este es el orden con el que trabajamos cuando un cliente devuelve una pieza que falló: primero decidir a qué familia pertenece el fallo, después medir el número que descarta las demás.
Primero tres familias, luego los parámetros
Casi toda costura mala en una máquina ultrasónica de metal cae en una de tres familias: falta de energía, exceso de energía, o las dos piezas nunca se apoyaron bien. En la rotura se ven distintas y cada una pide una primera medición diferente.
Se ajusta en círculos porque las tres se tratan como un solo problema. Si se sube la amplitud, el defecto de contacto empeora. Si se baja, empeora el de energía. Primero se decide la familia; después los mandos tienen hacia dónde ir.
| Familia | Cómo se ve la rotura | Qué número mirar primero |
|---|---|---|
| Falta de energía | Interfaz brillante sin unión; islas de soldadura pequeñas y dispersas | Fuerza de desprendimiento y después amplitud contra la línea base del primer día |
| Exceso de energía | Metal adelgazado, marcas profundas, rotura frágil, grietas en el borde de la huella | Espesor después de soldar y perfil de la superficie |
| Las piezas no se apoyaron | Unión en el centro y nada en un borde; o posición de soldadura desplazada | Patrón de rotura por zona, después apoyo del yunque y planitud del sonotrodo |
Qué medir, en un orden fijo
El orden importa más que la lista. Cada paso cierra una familia o deja un solo sospechoso, así que nada se mide dos veces y nada se ajusta por intuición.
- Rompa una pieza tirando de ella. Dónde rompe informa más que cuántos newtons. Si rompe por el metal base, la interfaz aguantó. Si rompe por la interfaz, no aguantó. Si la grieta arranca en un borde y avanza hacia dentro, la carga nunca fue uniforme.
- Compare la amplitud con la línea base. Registramos la amplitud de la primera pieza y la guardamos. Si hoy lee menos que el primer día, revise el conjunto y el sonotrodo antes de tocar los ajustes.
- Mida la impedancia de todo el conjunto. Un cambio aquí significa que cambió el transductor, el booster o el sonotrodo, no el proceso. Sonotrodo nuevo, cerámica agrietada o espárrago flojo aparecen en este número.
- Mire la cara del sonotrodo con aumento y revise el yunque. Anillos de desgaste, aluminio adherido, una cara que ya no es plana. Después confirme que la pieza está apoyada por completo bajo la línea de soldadura. Un voladizo sobre el borde del yunque produce un defecto que ningún parámetro corrige.
- Solo ahora ajuste, de uno en uno. Amplitud en pasos de aproximadamente diez por ciento, después tiempo de soldadura, después presión. Tras cada cambio repita la misma prueba de desprendimiento con el mismo material. Dos cambios a la vez y el resultado no se puede leer.
La mayoría de las investigaciones terminan en el cuarto paso. En nuestros registros de servicio, la cara del sonotrodo y el yunque provocan más fallos repetidos que el generador, y ambos se ven sin instrumentos. Para situar los parámetros en un contexto más amplio, la guía de control de calidad y comparación de procesos explica cómo se compensan amplitud, tiempo y presión.
Ocho defectos, tres sospechosos cada uno
| Qué se ve | Tres sospechosos, del más probable al menos | La medición que descarta una hipótesis |
|---|---|---|
| Interfaz sin unir, metal brillante | Amplitud por debajo de la ventana de trabajo; presión que no llega a las piezas; aceite u óxido en la superficie | Amplitud contra la línea base y después una muestra limpia con disolvente |
| Unido en el centro, abierto en un borde | Pieza que sobresale del yunque; cara del sonotrodo no plana; pieza descentrada | Patrón de rotura por zona y después cobertura del yunque bajo la línea |
| Sobre-soldado, metal base adelgazado | Amplitud demasiado alta; tiempo demasiado largo; presión excesiva | Espesor antes y después, más la profundidad de la huella |
| Grieta a lo largo de la costura | Amplitud alta; borde del sonotrodo desgastado en filo; pieza sin retención | Foto de la cara con aumento y después un paso de amplitud hacia abajo |
| Grieta transversal a la costura | Contracción al enfriar; presión excesiva; material en estado duro | Dirección de la superficie de rotura y registro de presión |
| Marcas profundas, metal pegado al sonotrodo | Amplitud alta con presión alta; cara rugosa; calor acumulado en una serie | Estado de la cara y después temperatura superficial tras una serie de piezas |
| Pila de láminas unida solo por fuera | Espesor total por encima de la capacidad; óxido entre capas; presión insuficiente para cerrar la pila | Deslamine la pila capa por capa y observe cada interfaz |
| Unión cobre-aluminio que se vuelve frágil | Energía suficiente para formar intermetálico; superficie contaminada; tiempo demasiado largo | Aspecto y color de la rotura y después tiempo de soldadura frente al ajuste original |
Soldadura fría: nunca unió, o unió un poco
Dos fallos distintos reciben el mismo nombre. En el primero la interfaz no se unió en absoluto y se despega limpia. En el segundo se unieron islas pequeñas y el resto no, así que la pieza aguanta una carga baja y luego suelta.
Un despegue limpio, sin islas, es un problema de energía o de contacto, no un ajuste que se fue solo. Compruebe tres cosas: la amplitud sigue en el valor del primer día, la presión llega de verdad a las piezas y la superficie está limpia. Un residuo de fundente o una película de aceite de estampación producen esa rotura por sí solos.
Islas repartidas en una parte de la costura, con metal limpio al lado, apuntan a la geometría. El sonotrodo no era paralelo a la pieza, la pieza no era plana o el yunque no apoyaba la línea. Una prueba rápida: suelde el mismo material en otra posición de la cara. Si solo falla una posición, el defecto viaja con el utillaje. Si falla igual en todas, es energía.
Cuando la fuerza de desprendimiento baja a lo largo de semanas y no de una noche a otra, el primer sospechoso es el sonotrodo. El desgaste de la cara cambia cómo entra la energía en la pieza mucho antes de que algo se vea roto, y de eso trata la guía sobre desgaste del sonotrodo.
Grietas: dónde empiezan explica el porqué
Una grieta a lo largo de la costura suele significar que la energía se aplicó sobre una línea y no sobre un área. Una amplitud alta, o un borde del sonotrodo desgastado en filo, concentra el esfuerzo en el límite de la huella. Mire la cara primero y después baje un paso de amplitud y suelde una muestra nueva.
Una grieta transversal suele ser mecánica y no acústica. La unión se contrae al enfriar mientras el utillaje la sujeta rígida, o la presión fue suficiente para deformar la pieza. Si la grieta aparece solo en piezas muy apretadas, el utillaje es el sitio donde mirar.
Una grieta que arranca justo en el borde del yunque es el caso más claro. El material bajo el sonotrodo vibraba y el que quedaba más allá del borde del yunque no, y el límite absorbió la diferencia. Mover la pieza o ampliar el yunque lo resuelve; ningún ajuste lo hará.
Dos casos que engañan
Una pila de láminas finas puede parecer soldada por completo y delaminarse en servicio. Las capas exteriores unen primero porque reciben el sonotrodo y el yunque directamente, y las centrales reciben la presión que logró pasar. El ensayo de la pila entera lo oculta. Desláminela: si las capas centrales salen limpias, la soldadura es solo una cáscara.
El cobre con aluminio es el otro. La unión puede pasar el desprendimiento y seguir siendo incorrecta, porque en la interfaz creció una capa frágil de intermetálico que aguanta tracción y se agrieta al doblar. Añada un doblado o un despegue a la aceptación de estas uniones. Solo con la fuerza de desprendimiento seguirá aprobando piezas que fallen en campo.
Reparar o sustituir
Una cara desgastada o picada se puede rectificar, hasta el punto en que la longitud total ya no resuena. Después de rectificar cambian amplitud y frecuencia, así que hay que repetir la primera pieza y volver a registrar la línea base. Un sonotrodo rectificado dos veces suele salir más caro de perseguir que de sustituir.
Un transductor o un booster con la impedancia desplazada se sustituye, no se ajusta. Lo mismo un conjunto que no mantiene frecuencia en caliente. Del lado del generador, un disparo por sobrecorriente o sobretemperatura es un síntoma: revise el cable, el conector y la tierra antes de abrir el generador, porque una unión mala en el cable produce el mismo disparo que una placa averiada.
Sea lo que sea que se cambió, el cierre es igual: medir amplitud, medir impedancia, soldar cinco piezas y tirar de las cinco. Sin esos números, la reparación es una suposición que funcionó esa tarde.
Preguntas frecuentes
El desprendimiento pasa, pero el cliente reporta grietas tras el montaje.
El ensayo de desprendimiento carga en una sola dirección. Las grietas tras el montaje suelen venir de flexión, vibración o ciclos térmicos, y una unión con interfaz frágil y delgada aguanta tracción y falla a flexión. Añada un doblado al control en cobre-aluminio y en pilas de lámina muy fina, y mire la superficie de rotura, no solo el número.
Los mismos ajustes servían ayer y hoy no.
Los ajustes no se mueven, el hardware sí. En orden: estado de la cara, posición del yunque, presión de aire en la máquina y no en el compresor, después impedancia del conjunto. Si los cuatro están igual, compare el lote de material, porque dureza y espesor de óxido cambian entre entregas y ambos mueven la ventana de trabajo.
¿Basta con subir la amplitud para una soldadura fría?
A veces sí, y compra un problema mayor. Si el fallo es de contacto o de geometría, más amplitud empuja el sonotrodo con más fuerza contra una pieza que nunca estuvo bien apoyada, desgasta la cara antes y traslada el fallo a grietas. Suba la amplitud solo cuando esté demostrado que la interfaz está limpia, plana y bien apoyada.
¿Cada cuánto se vuelve a registrar la línea base?
Tras cualquier cambio en el conjunto: sonotrodo nuevo, sonotrodo rectificado, transductor nuevo, generador nuevo. En lo demás, una vez por trimestre basta para detectar deriva lenta. La línea base sirve para comparar en las mismas condiciones; comparar con otro hardware no compara nada. Nuestros datos de ventana de amplitud muestran cuánto se mueve el desprendimiento dentro de la ventana útil en una unión cobre-aluminio de 70 mm².
Envíenos la rotura
Si tiene una pieza que falló y no sabe a qué familia pertenece, envíela. Una foto de la superficie de rotura con aumento, la lectura de amplitud del día en que se soldó y los ajustes suelen bastar para nombrar la causa antes de tocar nada. Si prefiere repasarlo en una llamada, nuestros ingenieros responden en 24 horas.