Dans la comédie musicale&de 1982, Victor Victoria GG, Julie Andrews a chanté un grand profil à la fin du spectacle de cabaret parisien de son personnage. Elle leva les notes, et les verres de champagne dans toute la pièce se brisèrent. C'est une bonne illustration de la façon dont les sons aigus ou aigus séparent les matériaux. Mais saviez-vous que vous pouvez utiliser un son haute fréquence pour lier des matériaux entre eux? La technologie de soudage par ultrasons est utilisée pour assembler des produits dans de nombreuses industries, des équipements médicaux aux chaussures de sport en passant par les voitures.
En règle générale, vous pouvez utiliser des attaches telles que des clous, des vis ou des filetages pour coller le matériau. Cela s'applique au métal, au bois, au tissu et au plastique. Pour de nombreux plastiques, de la colle est utilisée. La colle forme une liaison chimique entre la colle elle-même et la surface de la matière plastique collée. Les métaux peuvent être maintenus ensemble en chauffant d'autres métaux comme adhésifs, comme la soudure au plomb dans les connexions électriques. En variante, les métaux peuvent être directement fondus (soudés) ensemble; une fois que la surface du métal fondu refroidit, les métaux se lieront. Le soudage nécessite généralement une flamme nue ou une torche pour atteindre les températures élevées requises pour faire fondre les surfaces métalliques ensemble. Par conséquent, pour certaines tâches de fabrication, cela peut être un processus coûteux.
Le processus de base du soudage par ultrasons peut être décrit par les étapes suivantes:
1. La pièce à souder est placée dans une enclume ou une fixation.
2. Le klaxon est en contact avec la pièce à souder.
3. Appliquez une pression pour maintenir la tête de soudage en contact avec le matériau de soudage et maintenez-la ensemble.
4. La corne émet des vibrations ultrasoniques pour chauffer le matériau. La vibration se déplace de haut en bas ou de gauche à droite de moins d'un millimètre.
5. Ces matériaux sont soudés ensemble.
6. Les cornes se rétractent et le matériau de soudage peut être retiré de l'enclume.
Le temps de soudage, la pression appliquée et la température sont contrôlés par l'ordinateur ou le microprocesseur de l'équipement de soudage. Ce qui se passe réellement pendant le soudage dépend de la nature du matériau. Dans le métal, les vibrations ultrasonores sont transmises parallèlement au plan du matériau. La chaleur de friction élève la température de la surface métallique à environ un tiers de la température de fusion, mais elle ne fait pas fondre le métal. Au lieu de cela, la chaleur élimine les oxydes métalliques et les films minces de la surface. Cela permet aux atomes métalliques de se déplacer entre les deux surfaces et de former des liaisons qui maintiennent le métal ensemble.
Dans le cas du plastique, la vibration est perpendiculaire au plan du matériau et la chaleur de friction élève suffisamment la température pour faire fondre le plastique. Les molécules de plastique se mélangent et forment des liaisons. Après refroidissement, les surfaces en plastique sont soudées entre elles. Le temps de soudage peut varier, mais le soudage peut être réalisé en aussi peu que 0,25 seconde.
Les facteurs influençant le soudage par ultrasons comprennent la fréquence de l'onde sonore (généralement 20, 30 ou 40 kHz), la pression pour maintenir le matériau ensemble et le temps d'application de l'onde ultrasonore (une fraction de seconde ou même plus de une seconde).
Par rapport aux méthodes traditionnelles, le soudage par ultrasons présente de nombreux avantages. Premièrement, par rapport aux autres méthodes, le soudage est effectué à basse température. Par conséquent, les fabricants n'ont pas besoin de dépenser beaucoup de carburant ou d'autre énergie pour atteindre des températures élevées. Cela rend le processus moins cher. C'est aussi plus rapide et plus sûr.
Le soudage par ultrasons ne nécessite pas de carburant inflammable ni de flammes nues, c'est donc un processus plus sûr par rapport aux autres méthodes de soudage. Les travailleurs ne doivent pas entrer en contact avec des gaz inflammables ou des solvants toxiques. Dans les produits électroniques, les fils de cuivre sont généralement connectés à des contacts électriques sur la carte de circuit imprimé par soudure. L'utilisation du soudage par ultrasons peut accomplir la même tâche en peu de temps sans exposer les travailleurs aux vapeurs de la soudure au plomb négatif. Bien que l'exposition à des sons à haute fréquence puisse endommager l'ouïe des travailleurs, ce risque potentiel peut être facilement réduit en plaçant la machine de soudage par ultrasons dans une boîte ou une cage de sécurité et / ou en utilisant des cache-oreilles.
Enfin, le soudage par ultrasons est aussi solide et durable que le soudage conventionnel du même matériau - ce n'est qu'une des raisons pour lesquelles ce procédé est utilisé dans la fabrication automobile. Afin de rendre les voitures plus légères et plus économes en carburant, les constructeurs automobiles utilisent l'aluminium comme principal métal de la carrosserie. Par rapport au soudage traditionnel, le soudage par ultrasons peut être utilisé pour coller les métaux en un temps plus court et à une température plus basse.
