CONCEPTION CONJOIN ROBUSTE POUR LE SOUDAGE PAR ULTRASONS DE DISPOSITIFS MÉDICAUX
Bien que le concept de soudage par ultrasons soit simple, le processus de conception d'un joint robuste et de développement d'un procédé de soudage efficace peut être assez complexe. Généralement, cela commence par une conception de joint nominale, une conception de nid et de corne et le gain du coupleur d'énergie pour obtenir l'amplitude de vibration nominale sur les surfaces soudées. Ensuite, le processus itère entre l’adaptation de la géométrie du joint et l’optimisation des paramètres du processus de soudage (gain du coupleur d’énergie, énergie et enveloppe d’énergie, pression et durée).
Pour créer une bonne soudure, les pièces doivent établir un contact initial sur une zone relativement petite comparée à la zone de soudure finie. Cela permet l’initiation de la fusion peu après l’application des vibrations ultrasonores.
Il existe deux approches communes pour créer la petite zone de contact initiale: un joint de directeur de l’énergie et un joint de cisaillement.
Un directeur de l'énergie est une fonctionnalité moulée dans la partie inférieure de la partie supérieure. Le directeur de l’énergie a une section triangulaire, la pointe du triangle constituant le contact initial entre les deux parties. Le directeur de l’énergie concentre l’énergie vibratoire dans une petite zone de contact.
Un joint de cisaillement apporte de la résistance et peut être utilisé pour créer un joint hermétique. Les pièces sont conçues pour interférer initialement dans une petite zone. Lorsque des vibrations ultrasonores sont appliquées et que le cornet appuie sur les pièces, la partie supérieure fond dans la partie inférieure. De nombreuses géométries de joints sont possibles, mais toutes utilisent un moyen de fournir une petite surface de contact initiale pour la soudure.
Optimiser le processus
Développer un joint soudé par ultrasons n'est pas une science exacte. Chaque pièce et chaque soudure a ses caractéristiques individuelles. Pour que la conception du joint et le procédé de soudage fonctionnent ensemble, il faudra quelques itérations. Tout d’abord, déterminez ce que l’articulation doit faire et comment mesurer sa résistance et ses fonctionnalités. Vous souhaiterez peut-être effectuer des tests de traction et de cisaillement ou des tests de pression sous pression, en plus de l'inspection visuelle de la soudure.
Après avoir développé une géométrie de joint initiale, créez un jeu de pièces prototypes aux dimensions nominales et préparez, éventuellement, deux autres jeux avec des ajustements différents (plus serré ou plus lâche, par exemple), tout en conservant les mêmes dimensions. Une approche pour un assemblage en forme de disque de deux parties réunies au télescope pourrait consister à utiliser le même identifiant sur la partie externe et à faire varier le diamètre extérieur sur la partie interne pour un ajustement plus serré ou plus lâche. Ajustez la conception et effectuez des tests supplémentaires jusqu'à obtenir un joint qui se soude bien.
Lorsque vous avez réalisé une conception de joint et un processus de soudage qui fonctionnent ensemble, vous pouvez vous attendre à des soudures toujours propres et rapides dans votre processus d'assemblage de dispositifs médicaux.
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