Cómo se desgasta un sonotrodo y cómo verlo antes de perder la línea

Los sonotrodos no fallan de golpe. Se desgastan, y lo primero que cambia no es el sonotrodo sino la calidad de la soldadura. Cuando la grieta ya se ve, la línea lleva semanas trabajando fuera de especificación. Abajo, qué se degrada, en el orden en que aparecen los avisos, y cómo medir cada uno en lugar de suponerlo.

Qué se desgasta

El sonotrodo es la pieza que toca el material. Es un componente resonante, diseñado para vibrar a una frecuencia y una amplitud, y todo lo que importa sale de esa geometría. Cuatro cosas lo degradan y en planta se confunden entre sí.

Grietas por fatiga. El sonotrodo flexiona millones de veces y las grietas arrancan donde se concentra el esfuerzo: la base del escalón de amplitud, la raíz de las ranuras, la rosca. Esto no se repara.

Adherencia de aluminio. Al soldar aluminio, una capa fina se transfiere a la punta. Si se deja, se acumula, cambia la condición de contacto y puede desplazar el comportamiento resonante. Es también el punto más fácil de prevenir de esta lista.

Desgaste y concavidad de la cara. La punta pierde planitud y se hace cóncava. El área de contacto crece, la presión por unidad de superficie baja y la soldadura se vuelve menos repetible sin haber tocado ningún parámetro.

Aflojamiento de la unión. La interfaz sonotrodo-booster es una unión roscada sometida a vibración. Un par incorrecto, suciedad o montajes repetidos la dejan frettar. Se nota como calor en la unión y una amplitud que no se mantiene.

Cinco señales, de la más temprana a la última

Ordenadas por cuándo aparecen, no por gravedad. Las primeras avisan. En la quinta ya está comprando un sonotrodo.

Una: la amplitud cae con el mismo ajuste. El generador marca el mismo porcentaje, pero la punta se mueve menos. En la línea no cambió nada y aun así hace falta más tiempo o más presión para pasar la misma soldadura. Es el indicador fiable más temprano, y el que casi nadie mide.

Dos: la frecuencia deriva y la impedancia sube. Un sonotrodo desgastado o agrietado deja de caer exactamente en la frecuencia de diseño del conjunto. El generador trabaja más, se calienta y en un turno largo puede disparar la protección por sobrecorriente. Compare impedancia y frecuencia de resonancia con las lecturas de un sonotrodo nuevo. Así mira datos y no una impresión.

Tres: la fuerza de desprendimiento baja. El muestreo sigue pasando, pero la línea de tendencia tiene pendiente. Si los registros dicen 5.800 N el primer mes y 5.200 N el octavo con los mismos parámetros, lo que cambió es la herramienta, no el operario.

Cuatro: la punta se ve distinta. Zonas pulidas y brillantes, óxido oscuro, una capa de aluminio visible o un desgaste en anillo en lugar de contacto en toda la cara. Fotografíe la punta cuando es nueva. A esta escala la memoria humana no sirve.

Cinco: grieta visible. Normalmente en la raíz de una ranura o en la base del escalón. Ahí el sonotrodo es chatarra. Un componente resonante agrietado puede soltarse y llevarse el transductor que tiene encima. Deje de usarlo.

Qué medir

Las cinco se pueden convertir en una medición, que es lo que necesita un plan de mantenimiento.

Dos de estas vale la pena montarlas incluso en una línea pequeña: un registro base del sonotrodo nuevo (amplitud, frecuencia, impedancia y una foto de la punta) y un gráfico de tendencia del desprendimiento.

Con esos dos verá las señales de la uno a la cuatro semanas antes de que llegue la quinta, y podrá planificar el cambio en lugar de reaccionar.

Qué mata un sonotrodo antes de tiempo

El mismo sonotrodo trabajando de dos maneras dura muy distinto. Las variables que pesan:

Trabajar por encima de la amplitud de diseño. La vida a fatiga baja cuando sube la amplitud. Subir el generador para que la soldadura pase compra una solución de corto plazo y una vida útil mucho más corta. Según nuestros datos medidos de ventana de amplitud, subir un escalón da un 5% más de fuerza de desprendimiento a cambio de un 46% más de resistencia.

Exceso de fuerza de apriete. Presión hace falta. Pasarse carga el sonotrodo en una dirección para la que no está diseñado y acelera el desgaste de la cara.

Aluminio sucio u oxidado. La contaminación acelera la adherencia, la adherencia cambia el contacto y el esfuerzo se concentra en otro sitio.

Disparos en vacío. Hacer vibrar el conjunto al aire, sin nada que absorba la energía, es una de las formas más rápidas de sobrecalentar y fatigar un sonotrodo.

Calor. Ciclos largos sin refrigeración dejan que el conjunto derive en frecuencia y cargan más el sonotrodo.

Elección de material. Los sonotrodos de aluminio, titanio y acero tienen distinto comportamiento a fatiga y distinta resistencia a la adherencia. El correcto depende de la pieza, no de la lista de precios.

¿Repasar la cara o sustituir?

Una cara desgastada no significa un sonotrodo muerto. Pero el repaso solo funciona dentro de límites, porque quitar material cambia la geometría resonante.

Repase cuando sea desgaste de cara o adherencia de aluminio sin grietas, y lo que haya que quitar sea lo bastante poco como para devolver el sonotrodo a frecuencia. Después del mecanizado hay que volver a medirlo. Un sonotrodo repasado y no reajustado trabaja fuera de frecuencia, y eso es peor que el desgaste que se estaba corrigiendo.

Sustituya cuando haya cualquier grieta, cuando la cara se haya ahuecado más allá del límite útil, cuando la rosca esté dañada o cuando ya no se pueda devolver a la frecuencia de diseño. Y no guarde un sonotrodo agrietado como repuesto. Fallará el día que lo necesite.

Una más: si la unión sonotrodo-booster se afloja una y otra vez, averigüe por qué. Volver a apretarla cada semana no arregla el daño por fretting, lo agrava.

Tenga uno de repuesto

Cambiar un sonotrodo parece un problema de mantenimiento. Normalmente es un problema de plazo de entrega. Una línea parada porque el único sonotrodo está gastado pierde mucho más que el precio de un repuesto.

Tenga al menos un repuesto idéntico por máquina, ya caracterizado y con su base registrada. Así el cambio no obliga a recalificar el proceso en el sitio con producción esperando.

Marque cada sonotrodo con su propia identidad y regístrelo contra la máquina. De lo contrario sus datos de tendencia dicen «la línea» y nunca sabrá qué herramienta fue la responsable.

Y para utillaje hecho a la geometría de su pieza, cuente con un plazo de fabricación. Planifique el repuesto antes de que el viejo muera, no después.

Mecanizamos los sonotrodos en casa, así que los mecanismos de desgaste de arriba salen de nuestro propio taller: así está montada la planta. Si necesita un recambio o un juego de repuesto para una línea que ya está en marcha, envíenos el plano de la pieza y la frecuencia del sonotrodo actual.

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