Le soudage par ultrasons est principalement utilisé pour souder les thermoplastiques et peut être utilisé pour fabriquer différents types de produits, allant des jouets aux emballages en passant par les pièces automobiles.
Pour appliquer cette technique, il est nécessaire de suivre certaines considérations en termes d’équipement et de matériaux, ce qui est crucial pour son application correcte.
C’est pourquoi nous expliquons ci-dessous le principe physique de cette méthode, ses applications et ses avantages. Pour cette raison, nous expliquerons ci-dessous le principe physique qui sous-tend cette méthode, ses applications et nous mentionnerons les plastiques les plus utilisés.
Qu’est-ce que l’ultrason?
Le son est la vibration qui se propage dans l’espace sous forme d’une onde acoustique, à travers un milieu tel que l’eau ou l’air. Par exemple, lorsque les cordes d’une guitare sont jouées, des oscillations de pression et d’air sont créées, qui se propagent sous forme d’ondes dans toutes les directions.
Avec les ultrasons, les ondes sonores ont une fréquence élevée (de 20 kHz à 1 GHz), ce qui les rend imperceptibles pour les humains. Cette technologie est utilisée dans le domaine médical et dans le secteur industriel.
Pour la soudure, des fréquences de 20 à 70 kHz sont utilisées. Cette plage de fréquences n’est pas audible pour l’oreille humaine, qui peut percevoir des sons de 16 Hz à 20 kHz. Lorsque les oscillations dépassent cette plage de fréquences, elles sont perçues comme des vibrations.
La soudure par ultrasons pour les plastiques fonctionne en mettant en contact les ondes ultrasonores avec le matériau. Dans ce cas, les molécules du matériau commencent à bouger, ce qui produit une friction entre elles. Cela génère de l’énergie sous forme de chaleur, faisant fondre les matériaux.
Le système de soudage par ultrasons
Pour réaliser la soudure par ultrasons, un système intégré de composants actifs et passifs est utilisé. Les composants actifs produisent les ondes sonores, les dirigent et les introduisent dans le matériau à souder, tandis que les composants passifs les absorbent et maintiennent les pièces en position.
Les composants actifs comprennent le générateur d’ultrasons, le transducteur, le transformateur d’amplitude (amplificateur ou coupleur d’amplitude) et le sonotrode (outil de soudage). Les éléments passifs sont constitués du boîtier et de l’enclume.
Ce sont les composants de base. Cependant, il est important de noter que ces équipements peuvent varier en fonction de la géométrie de la pièce, du type de plastique, de la durée du cycle, etc. Principalement, le matériau du sonotrode et leur nombre varieront également.
De plus, la fréquence de vibration et la puissance du système sont ajustées, ce qui change en fonction du plastique à souder. Il convient de noter que pour joindre deux matériaux, ils doivent être chimiquement compatibles. Sinon, même si les deux matériaux fondent, il n’y aura pas de liaison moléculaire.
Exemples d’applications du soudage par ultrasons
La soudure par ultrasons peut être utilisée pour fabriquer différents types de pièces. L’un des avantages de cette technique est qu’elle permet de joindre des pièces sans utiliser de composants auxiliaires tels que des vis ou des adhésifs. Cela permet de réaliser des jouets, des emballages, de souder des pièces automobiles, etc. Voici quelques-unes de ses applications les plus populaires :
- Intégration de membranes de filtre dans des composants médicaux.
- Rivetage de matériaux de différentes natures, par exemple pour les airbags.
- Soudure de pièces fabriquées par moulage par injection, telles que des composants automobiles.
- Incrustation de cuir dans d’autres tissus, par exemple dans la fabrication de filtres à air pour automobiles.
- Incrustation de connexions femelles dans des aimants pour l’actionnement de capteurs
Matériaux les plus couramment utilisés en soudage
La soudure par ultrasons est largement utilisée dans l’industrie du plastique pour assembler des pièces. Les plastiques les plus couramment utilisés sont le polyéthylène, le PVC, le polypropylène, le polycarbonate, entre autres.
- PP (polypropylène) : utilisé pour fabriquer des emballages, des textiles, des tuyaux et des composants automobiles. C’est un matériau peu coûteux avec une bonne capacité d’absorption d’énergie acoustique, ce qui le rend facile à souder.
- PE (polyéthylène) : similaire au polypropylène, ce thermoplastique est utilisé dans de nombreuses applications, principalement pour les emballages. Il a également une bonne capacité d’absorption d’énergie acoustique.
- PC (polycarbonate) : utilisé pour fabriquer des lentilles, des composants automobiles, des écrans, des coques d’appareils électroniques. Il a une bonne capacité d’absorption d’énergie acoustique et est assez résistant.
- PVC (chlorure de polyvinyle) : largement utilisé pour fabriquer des tuyaux, des portes et des fenêtres. Il est facile à souder et peu coûteux.
- ABS (acrylonitrile butadiène styrène) : principalement utilisé pour fabriquer des jouets, des coques d’appareils électroniques, etc. Il peut transmettre des vibrations de haute fréquence, ce qui favorise la fusion et l’union des matériaux.
- PA (polyamide) : également appelé nylon, c’est un matériau très polyvalent utilisé dans de multiples applications, notamment la fabrication de vêtements, de composants électroniques, de pièces automobiles, etc. Il a un point de fusion élevé et une bonne capacité à transmettre des vibrations ultrasoniques.
- PET (polyéthylène téréphtalate) : utilisé pour fabriquer des emballages et des bouteilles, ainsi que d’autres produits de consommation. Ce matériau a tendance à absorber l’humidité, il est donc nécessaire de réaliser des tests avant d’effectuer la soudure finale.
Soudage des métaux par ultrasons
La soudure par ultrasons est principalement utilisée avec des thermoplastiques. En général, elle n’est pas utilisée avec les métaux car ils ne sont pas bons pour transmettre les vibrations ultrasonores, qui sont indispensables pour générer la fusion des matériaux. Cependant, il existe certaines techniques de soudure par ultrasons qui peuvent être utilisées pour souder des métaux tels que le titane, le cuivre et l’aluminium.
Afin de fournir à nos clients les meilleurs finitions sur leurs produits, nous proposons différents services, dont la soudure par ultrasons. Tout cela dans le but de satisfaire vos exigences et d’obtenir d’excellents résultats.
