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Soudage par ultrasons: une technologie prometteuse pour souder les plastiques et les métaux

Soudage par ultrasons: une technologie prometteuse pour souder les plastiques et les métaux

La fixation, la couture et le collage font partie des techniques populaires que nous utilisons pour joindre deux matériaux. Cependant, nous ne pouvons nier le fait que le soudage donne les meilleurs résultats.

Les soudures fournissent des liaisons solides qui durent beaucoup plus longtemps que la plupart des autres formes de joints. De nombreuses méthodes de soudage sont utilisées aujourd'hui. Chaque type est différent à sa manière et est utilisé en fonction des exigences et du type de matériau impliqué.

L'une des méthodes de soudage les plus modernes utilisées est le soudage par ultrasons.

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Le soudage par ultrasons utilise des vibrations ultrasoniques pour assembler différents matériaux. L'un des principaux avantages du soudage par ultrasons est qu'il peut être utilisé sur des matériaux autres que les métaux, comme les thermoplastiques.

En appliquant une vibration ultrasonique aux points de contact, la vibration élevée fait fondre le matériau. La plage de fréquences typique utilisée dans le soudage par ultrasons se situe entre 15 à 40 kHz.

Étant donné que les équipements de soudage par ultrasons peuvent concentrer les vibrations sur un point très localisé, la soudure est très précise.

Parties du soudage par ultrasons

Les machines de soudage par ultrasons sont créées pour convertir efficacement l'électricité en vibrations mécaniques. Les machines sont équipées d'un microprocesseur pour lire les températures et réguler le chauffage en conséquence.

Certains autres composants qui composent la pile de la machine sont:

Source de courant: Une machine de soudage par ultrasons haute fréquence nécessite une alimentation haute tension.

Transducteur: Le transducteur prend le courant haute tension et le convertit en vibrations haute fréquence.

Booster: Cela fonctionne comme un amplificateur où il prend les hautes fréquences et les rend ensuite encore plus puissantes.

Sonotrode ou corne: Une sonotrode ou corne comme on l'appelle communément est le milieu entre les matériaux à souder et la machine. Il concentre les vibrations ultrasonores sur un point localisé.

Les matériaux à souder sont généralement fixés sur une enclume ou sur un certain type de montages qui les maintiennent ensemble. Une presse pneumatique est souvent attachée à la machine afin que la pression puisse être transférée aux matériaux à l'aide du cornet.

Comment le soudage par ultrasons fait-il fondre les matériaux?

Les ultrasons sont utilisés dans le soudage pour fournir des vibrations faibles mais rapides. Lorsque le cornet ou la sonotrode est attaché à des matériaux, les vibrations ultrasoniques font vibrer les matériaux d'environ un demi-millimètre ou plus dans un mouvement de va-et-vient.

Un tel mouvement infime suffit à faire fondre le matériau car le taux de vibration est assez élevé. Ces vibrations font frotter les matériaux les uns contre les autres et le frottement qui en résulte entre eux génère de la chaleur.

Vous pouvez reconstituer un environnement similaire en frottant rapidement vos mains. Vous sentirez la chaleur générée entre vos paumes.

Et si vous continuez à frotter rapidement, cela devient assez inconfortable. Imaginez la chaleur générée dans les matériaux lorsqu'ils se frottent les uns contre les autres à des vitesses difficiles à capter par l'œil humain!

Le frottement élève la température à un tel degré que les points de contact entre les matériaux fondent, ouvrant la voie à la liaison moléculaire. C'est ainsi que le soudage par ultrasons soude les plastiques.

Cependant, il existe une légère différence en ce qui concerne le soudage des métaux. Le soudage par ultrasons est utilisé pour chauffer le métal à un tiers de sa température de point de fusion.

À ce stade, les molécules entre les deux métaux se déplaceront l'une sur l'autre, créant une forte liaison moléculaire. Il n'y a pas de fusion dans les métaux.

Avantages du soudage par ultrasons

Le soudage par ultrasons présente de nombreux avantages par rapport aux technologies de soudage traditionnelles. De nombreuses industries utilisent le soudage par ultrasons en raison de ces combinaisons spécifiques de mérites.

N'a pas besoin de source de chaleur externe: Le principal avantage du soudage par ultrasons est qu’il n’a pas besoin d’une source de chaleur externe. La chaleur est auto-générée entre les matériaux.

Vite: La fréquence des vibrations étant très élevée, le soudage par ultrasons est l'une des méthodes de soudage les plus rapides disponibles dans l'industrie.

Possibilité d'automatisation: Le soudage par ultrasons étant simple à bien des égards, il est facile à automatiser. La machine à ultrasons est livrée avec des capteurs qui surveillent constamment les températures.

Joint propre et solide: Les surfaces de contact fondent / fusionnent lors du soudage, et cela produit un joint très propre et solide.

Choses à retenir lors de l'utilisation d'une soudeuse à ultrasons

Le soudage par ultrasons est très efficace pour sceller ou souder des plastiques. Cependant, vous ne pouvez pas souder tous les types de plastiques.

Comme les métaux, les plastiques ont également différents types. Et il est très important de s'assurer que les plastiques à souder sont chimiquement compatibles.

Si vous essayez de souder du polyéthylène et du polypropylène, ils peuvent fondre ensemble, mais il n'y aura pas de liaison chimique. Une liaison chimique est importante pour créer des joints de soudure solides.

Un autre facteur à garder à l'esprit lors du soudage de tout matériau par soudage par ultrasons est le maintien d'une zone de contact uniforme. Lors du soudage de métaux, les vibrations ultrasonores se propagent parallèlement au plan.

Inconvénients du soudage par ultrasons

Comme tous les processus d'assemblage, le soudage par ultrasons présente également certains inconvénients qui peuvent ou non vous affecter en fonction de votre cas d'utilisation. Cependant, vous devez les comprendre.

Limité aux joints de recouvrement: Le soudage par ultrasons ne peut être utilisé que pour souder des joints à recouvrement.Il ne peut pas être utilisé sur un autre type de joints car il nécessiterait une corne et des accessoires spécialement conçus, et là encore, le succès n'est pas garanti.

Zone de soudure restreinte: Nous avons expliqué comment le soudage par ultrasons crée des soudures très localisées. Par conséquent, vous ne pouvez pas vous attendre à ce que la soudure fournisse des joints plus grands qu'une zone de 250 x 250 mm2.

Impossible de souder des métaux épais et durs: Les métaux épais et durs ne vibrent pas autant que les métaux fins et mous. Cela les empêche de subir des vibrations mécaniques.

Le soudage par ultrasons est utilisé dans une variété de domaines. L'un des meilleurs exemples de son utilisation est celui des chaussures de sport. Les liaisons que vous voyez dans les parties supérieures ne se font pas par couture, mais par soudage par ultrasons.

Le soudage par ultrasons crée une bien meilleure finition que la couture ou le collage.

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Le soudage par ultrasons des thermoplastiques est courant dans l'industrie médicale, l'industrie automobile et l'industrie des appareils ménagers. Puisqu'il n'y a pas de matériaux supplémentaires requis pour assurer la liaison, le soudage par ultrasons n'augmente pas le poids total du produit fini.

Le soudage par ultrasons est une technologie des années 1940, mais c'est toujours la méthode de soudage par excellence pour créer des liens nets et solides entre différents matériaux. Des développements dans le soudage par ultrasons sont toujours en cours pour augmenter son échelle d'utilisation.


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