Principe de la soudure plastique par ultrasons
Le soudage par ultrasons est une méthode de liaison de deux pièces en matériaux identiques ou chimiquement compatibles utilisant des vibrations ultrasonores à haute fréquence qui créent une soudure à l’état solide entre elles . L'avantage d'utiliser cette technique avec les plastiques est que, en quelques secondes, une liaison de haute résistance, étanche au gaz et à l'eau, est formée sans vis, sans colle, sans fil, sans soudure ou tout autre type de matériau de liaison. Les pièces qui ont été soudées n'ont pas besoin d'être laissées dans un gabarit pour le durcissement, ce qui les rend immédiatement utilisables. capable dans une ligne d'automatisation. Le soudage par ultrasons des plastiques est un processus respectueux de l’environnement qui consomme très peu d’énergie tout en produisant une soudure économique, permanente et propre. Ce processus est utilisé dans les industries de l'électricité, de l'informatique, de l'automobile, de l'aérospatiale, du médical et de l'emballage, pour n'en nommer que quelques-unes .
Une machine à souder par ultrasons est composée d’un ensemble transducteur appelé pile . Celui-ci est composé de trois composants: une sonotrode, un booster et un cornet de soudure. La sonotrode est la source de vibration. À l'intérieur, des disques céramiques piézoélectriques pris en sandwich autour de plaques de métal sont étroitement serrés sur un cylindre en titane. L'électricité haute fréquence lui est ensuite acheminée via un câble du module d'alimentation du système. Comme cela ne crée pas suffisamment de vibrations pour obtenir une température de fusion pour la plupart des résines thermoplastiques, un amplificateur est utilisé pour amplifier les vibrations d'entrée au rapport requis pour le procédé de soudage. Le cornet de soudure transfère l'énergie des vibrations aux pièces thermoplastiques. Le cornet de soudure est conçu pour épouser les contours de pièces spécifiques. Il atténue les vibrations à une valeur spécifique et applique les forces nécessaires au bon fonctionnement du processus.
Ce procédé de soudage dépend du fait que les plastiques utilisés ramollissent mais ne fondent pas. Ils conviennent donc mieux aux thermoplastiques et non aux polymères thermodurcis. La plupart des thermoplastiques ont une structure amorphe avec un certain degré de cristallinité, ce qui signifie que certaines zones ont une structure ordonnée. Les thermoplastiques ramollissent dans une large plage de températures et ont une température de transition vitreuse. Les polymères thermodurcis sont cristallins et ont un point de fusion distinct. Un polymère cristallin restera solide jusqu'à ce qu'il atteigne son point de fusion, puis fondra en une fois. Les thermoplastiques amorphes ont également une densité inférieure, une résistance à la traction et un module de traction inférieurs, une ductilité et une résistance au choc supérieures, ainsi qu'une résistance au fluage inférieure à celle de la plupart des polymères cristallins. Par exemple, l'ABS, l'acrylique, le polycarbonate et le PVC sont des polymères amorphes avec peu ou pas de structure cristalline. Ces plastiques sont bien adaptés au soudage par ultrasons. Le soudage par ultrasons de deux pièces fabriquées dans le même matériau plastique donnera généralement le meilleur résultat. Cependant, dans certains cas, deux thermoplastiques différents peuvent être soudés à l'aide d'ultrasons, par exemple lorsque les matériaux sont chimiquement compatibles et présentent des points de fusion similaires. L'une des meilleures combinaisons de plastiques pour ce type de soudage est l'ABS et l'acrylique.
Les polymères tels que PE, PP, PE et PIA sont cristallins et ont tendance à absorber les vibrations avant que l'énergie de la soudeuse à ultrasons puisse traverser le site de soudure. Il est donc difficile de joindre aucun de ceux-ci en utilisant ce type de soudage. Une des combinaisons les plus couramment demandées est le polyéthylène et le polypropylène, mais ils sont à la fois cristallins et chimiquement non compatibles.
La soudure sonique est utilisée pour fabriquer des briquets au butane, des jouets, des pipettes et des cathéters intraveineux. Les parties supérieures des chaussures de sport sont souvent fabriquées par soudage par ultrasons plutôt que par couture ou collage. Le processus de fabrication des appareils ménagers nécessite l'assemblage de nombreuses pièces en plastique. Des exemples de ce processus incluent l'écran d'affichage sur le panneau avant d'une machine à laver et les deux moitiés d'une roue de pompe. Dans l'industrie automobile, la soudure par ultrasons a des centaines d'utilisations, notamment le soudage de pièces de feux arrière, du combiné d'instruments et des pare-chocs. Il a été rapporté que Apple cherchait à utiliser cette technique pour fabriquer ses oreillettes, après avoir utilisé ce procédé avec succès sur certains de ses autres produits. Cela donnera aux écouteurs une apparence plus simple .
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