Machines à souder en plastique à ultrasonsimplique l'utilisation de l'énergie sonore haute fréquence pour adoucir ou fondre le thermoplastique au joint. Les pièces à relier sont maintenues ensemble sous pression et sont ensuite soumises à des vibrations ultrasonores généralement à une fréquence de 20, 30 ou 40 kHz. La possibilité de souder un composant à succès est régie par la conception de l'équipement, les propriétés mécaniques du matériau à souder et la conception des composants Depuis Le soudage par ultrasons est très rapide (soudé Les temps sont généralement inférieurs à que 1 deuxième) et facilement automatisé, c'est une technique largement utilisée Afin de garantir le soudage réussi de toutes les pièces, une conception minutieuse de composants et de luminaires est requise et pour cette raison, la technique est la mieux adaptée à la masse Production. Avantages du processus Inclure: Efficacité énergétique, haute productivité avec des coûts faibles et facilité de la chaîne de montage automatisée Production.
Une machine de soudage à ultrasons comprend quatre composants principaux une alimentation électrique, un convertisseur, un dispositif de modification d'amplitude (communément appelé A Booster) et un outil acoustique connu sous le nom de Horn (ou Sonotrode). L'alimentation modifie l'électricité secteur à une fréquence de 50-60 Hz, dans une alimentation électrique haute fréquence fonctionnant à 20, 30 ou 40 KHz. Ceci L'énergie électrique est fournie au convertisseur. Dans le convertisseur, des disques de matériau piézoélectrique sont pris en sandwich entre deux sections métalliques Le convertisseur change l'énergie électrique en énergie vibratoire mécanique à ultrasons fréquences. L'énergie vibratoire est ensuite transmise à travers le booster, qui augmente l'amplitude du son Wave. Les ondes sonores sont ensuite transmises au Horn. Le corne est un outil acoustique qui transfère l'énergie vibratoire directement aux pièces assemblées et applique également une pression de soudage. Les vibrations sont transmises à travers la pièce de travail à l'articulation Zone. Ici, l'énergie vibratoire est convertie en chaleur par friction - Cela adoucit ensuite ou fondre le thermoplastique et relie les parties ensemble.
Voici les facteurs de considération dans le soudage ultrasonique Processus:
taux de chauffage
Le taux de chauffage en soudage par ultrasons est le résultat des effets combinés de la fréquence, de l'amplitude et du pince force. Dans l'équation de la vitesse de chauffage, la force de la pince et la fréquence apparaissent comme multiplicateurs. la fréquence est généralement fixée pour une machine donnée Le taux de chauffage dans le plastique varie directement et proportionnellement à la force de pince appliquée. Quand Plus la force de pince est appliquée, le taux de chauffage augmente de la proportion directe avec le changement. Cependant, le taux de chauffage varie avec le carré de l'amplitude - Si l'amplitude est augmentée, le taux de chauffage augmente de manière spectaculaire. Par conséquent, il existe une relation inversement proportionnelle entre la fréquence d'une soudeuse à ultrasons et sa sortie amplitude. Si L'amplitude disponible la plus élevée donne des résultats de manière cohérente acceptable est utilisé, des dommages minimaux de la partie et une longue Sonotrode / Horn La vie est habituellement désirable.
matières plastiques
Un considération importante dans le processus de soudage par ultrasons est le matériau. Les matériaux plus doux ne portent pas de sons aussi bien que des matériaux plus difficiles et nécessiteront une plus grande amplitude de l'outil pour obtenir une quantité utilisable d'amplitude à la joint. Les matériaux avec des températures de fusion plus élevées nécessiteront plus d'amplitude pour atteindre jusqu'à Température de soudure Avant que le détail du mixte soit parti. Choisir une machine plus faible en fréquence et donc plus élevée d'amplitude est souvent recommandée avec une température douce ou élevée matériaux. Les matériaux plus rigides peuvent être endommagés par une amplitude élevée et peuvent chauffer si rapidement que le processus devient incontrôlable. Le soudage trop rapidement peut également entraîner des soudures faibles
Limitations de conception de l'outil
Les lois de la physique qui régissent Sonotrode / Horn la conception est liée à Longueur d'onde. La plupart des facteurs qui réduisent les performances acoustiques ont à voir avec des dimensions transversales - Dimensions perpendiculaires à la direction de ampleur. Si Un outil a une longueur d'onde plus longue (inférieur fréquence), il peut avoir de plus grandes transverses dimensions. Un outil de fréquence inférieur sera plus simple et potentiellement plus durable que un outil de fréquence plus élevé faisant la même application Application.
Machines
Les soudeurs à haute fréquence sont généralement des petits outils - Faire de petites pièces délicates avec super précision. Ils ont généralement de petites glissières légères entraînées par un petit air cylindres. Les soudeurs à basse fréquence gèrent généralement de gros outils à hautes amplitudes, rendant les plus grandes parties de matériaux plus doux. Ils ont généralement de grandes glissières lourdes entraînées par un air plus grand cylindres.

Types d'adhésion
L'énergie vibratoire par ultrasons est utilisée dans plusieurs techniques de montage et de finition distinctes telles que:
Soudage : Le processus de génération de fusion aux surfaces d'accouplement de deux pièces thermoplastiques Pièces. Quand Les vibrations à ultrasons s'arrêtent, le matériau en fusion se solidifie et une soudure est réalisée. La force commune résultante approche celle du parent matériau; Avec une pièce appropriée et une conception articulaire, des joints hermétiques sont possible. Le soudage par ultrasons permet un montage rapide et propre sans l'utilisation de Consommables.
piétisme : Le processus de fusion et de réforme d'un goujon thermoplastique pour verrouiller mécaniquement un matériau différent de la place. Temps de cycle courts, assemblages serrés, bonne apparition de l'assemblage final et élimination des consommables sont possibles avec cette page technique.
Insertion : incorporation d'un composant métallique (tel comme un insert fileté) dans un trou préformé dans une partie thermoplastique partie. Haute résistance, cycles de moulage réduits et installation rapide sans stress accumulation sont quelques-unes des avantages
Swing / Formation : capturer mécaniquement un autre composant d'un assemblage en fusion par ultrasons et réformant une crête de plastique ou de reformage de tubes en plastique ou d'autres pièces extrudées Les avantages de cette méthode comprennent une vitesse de traitement, une accumulation de stress, une bonne apparence et la capacité de surmonter le matériau Mémoire.
Soudage sur place : Une technique d'assemblage pour rejoindre deux composants thermoplastiques à des points localisés sans nécessité pour les trous préformés ou une énergie Directeur. Le soudage à tache produit une forte soudure structurelle et convient particulièrement aux grandes parties, feuilles de thermoplastique extrudé ou moulé, et de pièces avec géométrie compliquée et difficile à atteindre Joignant Surfaces.
Centrage : L'utilisation de l'énergie ultrasonique à la fente et bord-joint tricoté, tissé et non tissé thermoplastique matériaux. Des bords lisses et scellés qui ne se dérouleront pas sont possibles avec cette page Méthode. Il n'y a pas "perle" ou accumulation d'épaisseur sur le bord de la fente pour ajouter du gros à roulé matériaux.
Textile / film SCELLAGE : L'utilisation de l'énergie ultrasonique pour rejoindre la thermoplastique mince matériaux. Clair, étanche à la pression Des joints dans des films et des soudures localisées et soignées dans des textiles peuvent être accomplies. La coupe et l'étanchéité simultanées sont également possible. Une variété d'encluts à motifs sont disponibles pour fournir une "point" décoratif et fonctionnel motifs.

applications
L'assemblage à ultrasons est la méthode de choix pour de nombreuses applications dans les marchés de l'automobile, de l'appareil, du médicament, du textile, de l'emballage, du jouet et de l'électronique, a autres. Les avantages de base de l'Assemblée ultrasonique - soudures rapides, fortes, propres et fiables - sont communs à tous marchés.

appareil	Dans ce volume élevé Le marché, l'hermétique, la force et l'apparence cosmétique sont également importants. Applications Inclure: Fer à vapeur, boîtier de la pompe, baguette d'aspirateur et pulvérisation de lave-vaisselle Bras.
automobile	joints hermétiques dans des applications telles que des lentilles, des filtres et vannes. Autres applications Inclure: Porte de boîte à gants, cluster d'instruments, air Diverter et flux d'air de masse capteur.
entreprise	"Propre" Les assemblages avec des particules réduites sont produits sur le stockage des informations Disques. D'autres applications incluent l'assemblage des cartouches de ruban et audio et vidéo Cassettes.
consommateur	Les opérations de soudage, de jalonnement et de formation de précision sont utilisées dans la fabrication du Swatch®.
électrique	Les applications multiples de jalonnement et d'insertion sont souvent automatisées pour haut volume exigences de production avec cohérents fiabilité. Applications Inclure: Borniers, connecteurs, commutateurs (par exemple basculer, trempette, rotatif rapide et diaphragme) et Bobbin assemblages.
médical	Non-contamination et la capacité d'être exploitée dans une pièce propre sont aussi importantes que la force de la Soudure. Des assemblages fiables et répétables pour les dispositifs de support de vie critiques sont produits avec de nouvelles capacités en cours Contrôle. Applications Inclure: filtre artériel, cardiométrie réservoir, sang / gaz Filtre, masque facial et IV Spike / Filtre.
emballage	Des forfaits aseptiques aux tubes de dentifrice, la capacité d'assemblage à ultrasons à sceller à travers la contamination du produit dans la zone articulaire est un avantage majeur. En plus de la bonne apparence cosmétique, l'assemblage ultrasonique fournit inviolable joints pour blister packs. Applications Inclure: Distributeur de condiment, paquet blister, pochette de jus, carton de jus et papier revêtu de plastique Tasses.
jouets	Dans cette industrie hautement concurrentielle, l'élimination des adhésifs, des vis et des solvants, ou d'autres consommables est un bonus ajouté à fort, sûr, sans flash assemblages.

Limitations de soudure en plastique à ultrasons
Les matériaux pour les composants soudés par ultrasons sont peut-être la limitation la plus importante - Le processus fonctionne le mieux quand Les deux composants sont fabriqués à partir de polymères amorphes similaires. Si Seul un des composants convient au soudage (ou ils sont incompatibles) Techniques de jonction par ultrasons associées devrait être envisagé. Si aucun matériau ne convient au soudage (p. Ex. Thermoset Plastiques) Ensuite, une autre méthode de jointure doit être utilisée. La taille d'une soudure ultrasonique continue dépend de la corne (Sonotrode) cela fait ça. Mais Sonotrodes sont limités de taille par des contraintes physiques basées sur la longueur d'onde de l'échographie utilisé. certains typiques "règles de thumb" Pour Mode axial Sonotrodes (comme utilisé dans le plastique soudage) sont:
• Sonotrode la longueur est une demi-longueur d'onde
• diamètre maximum (ou autre latéral dimension) est un tiers de la longueur d'onde, pour éviter les interférences d'autres modes de vibration
La longueur d'onde dépend de la fréquence de fonctionnement et de la vitesse sonore de la Sonotrode matériau. Dans la plupart des cas (en utilisant une fréquence minimale de 20 kHz et de matériaux courants tels que l'aluminium, le titane ou l'inox acier) La longueur d'onde maximale est autour 250 mm (10 Pouces). Par conséquent, la dimension latérale d'A Sonotrode ne peut pas jamais être plus grand que environ 80 mm (juste plus de 3 pouces). Les fréquences inférieures, jusqu'à 15 kHz ou moins, permettent une plus grande Sonotrode taille mais avec une augmentation significative audible bruit. Plus grand Sonotrodes sont souvent construits à l'aide d'une série de machines à sous, divisant eux dans des sections chacune d'elles qui obéissent individuellement les règles. ou des modes alternatifs de vibration (p ex. radial) Peut être utilisé qui élimine complètement ces Limitations. Dans la plupart des cas, bien que des sections plus importantes auront davantage, des règles plus compliquées de leur propre - analyse des éléments finis et une quantité importante de prototypage Les travaux seront tenus d'arriver à succès Sonotrode conception.
La puissance requise pour un processus de soudage à ultrasons dépend principalement de la taille de la soudure, les matériaux étant soudés et l'efficacité de la transmission de la puissance à la Soudure. La plupart des systèmes ultrasoniques utilisent des systèmes de contrôle pour régler automatiquement l'entrée d'alimentation car le processus l'exige, mais évidemment dans la capacité du générateur et du transducteur. Avec des composants électroniques modernes utilisés dans les générateurs ultrasonores, il s'agit du transducteur qui dicte la puissance maximale que le système peut gérer, parce que des mêmes contraintes sur la taille physique discutée ci-dessus pour Sonotrodes. Les transducteurs à ultrasons modernes peuvent souvent gérer 3 kW et certaines réclamations autant que 6 kW, qui devrait poussez les limites du soudage par ultrasons viabilité. Il est difficile d'atteindre mode axial Systèmes, tels qu'utilisés pour le soudage en plastique, Sauf Les transducteurs peuvent être appliqués à une ultrasons complètement séparée Sytems. Ainsi, plusieurs systèmes ultrasonores peuvent faire des soudures discrètes dans plusieurs endroits sur les Composants. Il n'est pas possible de compenser une puissance limitée en augmentant l'heure de la soudure, car plus de temps permet un transfert de chaleur plus élevé hors de la zone de soudure Zone.