Le principe de base du soudage par ultrasons est de convertir l'énergie électrique haute fréquence en énergie mécanique de vibration haute fréquence. Cette vibration alternative est transmise au thermoplastique ou au métal, et le frottement et la chaleur sont générés à l'interface du plastique et du plastique, du plastique et du métal, ou du métal et du métal. Dans le soudage par ultrasons, le frottement génère de la chaleur pour fusionner deux surfaces de matériau ensemble. Dans le rivetage par ultrasons, la tête de soudage contrôle le flux de plastique fondu, formant et pressant les pièces. Lors d'un montage par écrou à ultrasons, la tête de soudage entraîne l'écrou métallique dans le plastique. Le système de soudage par ultrasons a une variété d'options de configuration, y compris différentes fréquences (15Khz-50Khz), différentes puissances (600W-4800W) et diverses formes, telles que des machines de soudage par ultrasons pneumatiques, des machines de soudage par ultrasons servo, des machines de soudage portatives, non- machines de soudage standard, machine de soudage par ultrasons en métal et ainsi de suite.
De nombreux facteurs affectent également le succès du soudage par ultrasons: moule (y compris la tête de soudage supérieure et le moule inférieur inférieur), la fréquence, le matériau, la conception de la soudure, les paramètres de soudage et le moulage par injection des pièces.
1. Fréquence du système de soudage La fréquence du système de soudage par ultrasons typique est 15Khz, 20Khz, 30Khz, 35Khz et 40Khz. Il est nécessaire de sélectionner une fréquence de soudage appropriée en fonction des exigences de la taille du produit, des types de composants internes, de la résistance et de l'aspect. En règle générale, vous pouvez vous référer aux principes suivants:
Pour le soudage de la coque de produits électroniques petits et précis (y compris les cartes de circuits imprimés et les composants microélectroniques), utilisez une machine de soudage haute fréquence 40Khz pour le soudage. La machine à souder 40Khz a une plus petite amplitude et une pression de soudage minimale, ce qui peut éviter d'endommager les composants électroniques internes du produit.
Pour les produits de petite taille et qui nécessitent l'apparence d'une surface de classe A. Il est soudé par une machine à souder 40Khz, ce qui peut améliorer l'apparence en raison de la faible amplitude et de la pression.
Pour le soudage de pièces de taille moyenne et grande, utilisez une machine à souder basse fréquence 15Khz ou 20Khz.
Pour les matériaux plus tendres tels que le PP et les produits à paroi mince avec une faible rigidité, une machine à souder 15Khz à basse fréquence et à grande amplitude est utilisée pour le soudage.
Pour le soudage en champ lointain, c'est-à-dire que la tête de soudage est éloignée du cordon de soudage, par exemple, lorsqu'elle est supérieure à 12 mm, une machine à souder 15Khz à basse fréquence et à grande amplitude est utilisée pour le soudage.
La machine à souder 20Khz convient au soudage de la plupart des produits de petite à moyenne taille, et c'est également la fréquence ultrasonique la plus largement utilisée à l'heure actuelle.
2. Matériau Le soudage par ultrasons des plastiques ne convient que pour le soudage des thermoplastiques. Parce qu'ils peuvent fondre dans une plage de température spécifique. Le plastique thermodurcissable se dégrade lorsqu'il est chauffé et ne peut pas être soudé aux ultrasons.
La soudabilité des thermoplastiques dépend de la rigidité du matériau ou du module d'élasticité, de la densité, du coefficient de frottement, de la conductivité thermique, de la capacité thermique spécifique, de la température de transition vitreuse Tg ou de la température de fusion Tm.
D'une manière générale, les plastiques rigides présentent d'excellentes performances de soudage en champ lointain car ils sont plus faciles à transmettre l'énergie vibratoire. Cependant, les plastiques souples à faible module élastique sont plus difficiles à souder car ils atténuent les vibrations ultrasonores. Le contraire est vrai pour le rivetage par ultrasons ou le soudage par points. Plus le plastique est souple, plus il est facile pour le rivetage ou le soudage par points.
Généralement, les plastiques peuvent être divisés en deux types: non cristallins (amorphes) et cristallins. L'énergie ultrasonique est facilement transmise dans les matériaux amorphes, de sorte que les plastiques amorphes sont faciles à souder par ultrasons. L'énergie ultrasonique n'est pas facilement transmise dans les matériaux cristallins, donc une plus grande amplitude et une plus grande énergie sont nécessaires lors du soudage de plastiques cristallins, et la soudure doit être soigneusement conçue.
Les facteurs susceptibles d'affecter davantage la soudabilité comprennent la teneur en humidité, les agents de démoulage, les lubrifiants, les plastifiants, les renforçateurs de charge, les pigments, les ignifuges et autres additifs, ainsi que la qualité réelle de la résine. De plus, il convient de noter que le degré de compatibilité entre les différents matériaux est différent. Certains matériaux ont un certain degré de compatibilité entre des qualités spécifiques, tandis que d'autres sont incompatibles.
Enfin, déterminez si le soudage est un soudage en champ proche ou un soudage en champ lointain. Lorsque la distance entre la position où la tête de soudage touche la pièce et la nervure de soudage est inférieure à 6 mm, on parle de soudage en champ proche. Plus grand que 6 mm' est appelé soudage en champ lointain. Plus la distance est grande, plus l'atténuation des vibrations est grande et plus il est difficile de souder.
3. Conception du joint de soudage Le facteur le plus critique et le plus important affectant le soudage par ultrasons est la conception du joint. Lorsque les pièces sont au stade de la conception, les ingénieurs doivent soigneusement les examiner et les évaluer. Les joints soudés ont une variété de conceptions, chacune avec ses propres caractéristiques et avantages. Le choix de la conception dépend du type de plastique, de la géométrie de la pièce, des exigences de soudage, des capacités de moulage par injection et des exigences d'aspect.
Conception de joint typique: conception de nervure de guidage d'énergie triangulaire. C'est la conception la plus couramment utilisée dans le soudage par ultrasons et la conception la plus facile à injecter. Il est caractérisé par un petit triangle en relief sur le plan, et le haut du triangle est à 90 ou 60 degrés. Parce que sa conception à pointe acérée est facile à guider et à concentrer l'énergie de vibration, on parle de nervures de guidage d'énergie.
La conception du joint en gradins est facile pour le moulage par injection, les parties supérieure et inférieure peuvent être auto-positionnées, la résistance de soudage est élevée et le matériau fondu s'écoule dans l'espace vertical.
Conception de couture rainurée, les parties supérieure et inférieure peuvent être auto-positionnées, avec une résistance élevée, de bonnes caractéristiques d'étanchéité et aucun solin à l'intérieur et à l'extérieur. L'inconvénient est qu'une certaine épaisseur de paroi est requise.
La conception des joints de cisaillement est généralement utilisée pour souder des produits de plus petite taille qui nécessitent une étanchéité à haute résistance, et est particulièrement appropriée pour le soudage de plastiques cristallins.
Les joints à écharpe, qui sont généralement utilisés sur des pièces de formes rondes ou elliptiques, offrent une résistance et une étanchéité élevées et sont particulièrement adaptés au soudage de plastiques cristallins.
Afin de déterminer quelle conception de soudure convient à votre produit, veuillez consulter l'ingénieur ou le vendeur du fabricant d'ultrasons.
4. Outillage et tête de soudage D'une manière générale, les clients choisiront un outillage et une tête de soudage de la même marque que la machine à souder. En effet, vous pouvez choisir librement l'outillage et la tête de soudage fournis par d'autres marques, à condition que la fréquence de la tête de soudage soit la même que celle de l'équipement.
Le matériau de la tête de soudage peut choisir un alliage d'aluminium, un alliage de titane et un acier allié dur. Les matériaux d'outillage peuvent choisir un moule en alliage d'aluminium, en acier inoxydable et en résine. La manière de choisir un matériau doit généralement tenir compte du type de plastique, de la teneur en fibres de verre du matériau, de la structure et de la taille du joint, de la résistance du soudage et de la durée de vie. Par exemple, afin de prolonger la durée de vie, la tête de soudage en acier au carbure est un choix approprié.
