Plus de contrôle pour le soudage par ultrasons

Beaucoup de choses peuvent se produire en 0,5 seconde, notamment dans le monde de l'assemblage. Un ou plusieurs rivets peuvent être insérés simultanément. Plusieurs cordons d'adhésif peuvent être

dispensé. Et deux pièces thermoplastiques peuvent être soudées par ultrasons pour former une pièce utilisable.

Depuis plus de 30 ans, le soudage par ultrasons est une méthode populaire pour assembler des pièces en composites thermoplastiques ou thermoplastiques amorphes ou semi-cristallins. Le soudage par ultrasons est une forme de soudage par friction qui assemble des pièces en les faisant vibrer les unes contre les autres.

Toutes les soudeuses à ultrasons disposent d'une alimentation (générateur), d'un contrôleur informatique, d'un actionneur (entraîné par un cylindre pneumatique ou une vis à billes servo-entraînée), d'un transducteur, d'un booster et d'un klaxon de sonotrode. Le transducteur, le booster et le klaxon constituent la pile ultrasonique.

L'énergie est envoyée au transducteur, qui contient des cristaux piézoélectriques qui se dilatent et se contractent. Cette action provoque des vibrations mécaniques que le booster augmente et transfère au cornet, qui, à son tour, transfère l'énergie ultrasonique à l'interface articulaire.

La chaleur est générée au niveau du joint par une combinaison de friction et d’hystérésis. La chaleur fait fondre une petite quantité de plastique sur chaque pièce. Lorsque les vibrations ultrasonores s'arrêtent, le matériau fondu se solidifie et la soudure est réalisée. Le temps de soudage réel se situe généralement entre 200 et 400 millisecondes.

Outre la rapidité, les fabricants apprécient le fait que le soudage par ultrasons soit propre et économique, en particulier pour les petites pièces. Ils apprécient également que les fournisseurs développent des machines qui leur permettent de mieux contrôler les processus et de souder des pièces en plastique complexes.

Par exemple, Herrmann Ultrasons Inc. a développé une sonde composite qui permet à un équipementier automobile européen de souder par ultrasons des feux de jour avec une forme 3D. La sonotrode composite se compose d'un support de sonotrode et de plusieurs pointes de sonotrode, chacune étant conçue et réglée comme une unité autonome.

Les pointes sont de différentes hauteurs et conçues pour épouser le contour de la pièce lors du soudage. Pour garantir une vibration correcte de chaque pointe, elle est montée dans le support, réglée manuellement et mesurée en fréquence. Pour garantir une vibration correcte de la sonotrode composite, elle est réglée pour la fréquence, la puissance de ralenti minimale et une répartition uniforme de l'amplitude. Le cornet composite est ensuite calibré au laser sous simulation de charge. Les corrections requises sont effectuées par une machine.

« La véritable période de croissance du soudage par ultrasons s'est produite dans les années 1980 et 1990 », explique Bill Reed, directeur des ventes et du marketing d'Extol Inc., qui intègre des machines de soudage par ultrasons et fabrique également des systèmes de soudage par rotation, infrarouge et à plaque chauffante. "Aujourd'hui, nous sommes dans une ère de raffinement."

Les fabricants peuvent contrôler tous les paramètres clés du processus de soudage par ultrasons : amplitude, temps de soudage, temps de maintien, énergie, puissance et distance. La technologie actuelle permet aux opérateurs de programmer avec précision ces paramètres dans le contrôleur des systèmes portables, de table, automatisés et robotisés.

L'amplitude est le mouvement de crête à crête de la corne sur sa face. Branson Ultrasons Corp. dispose d'un système de profilage d'amplitude qui permet aux utilisateurs d'augmenter ou de diminuer instantanément l'amplitude du cornet pendant la soudure.

"Disons que le temps de soudage est de 250 millisecondes et qu'il faut 150 millisecondes pour atteindre la température de fusion", explique Jeff Frantz, directeur du marketing et du développement de produits chez Branson Ultrasons Corp. "Le profilage d'amplitude nous permet de réduire l'amplitude à ce stade et maintenir la température de fusion pendant 100 millisecondes supplémentaires, ce qui permet d'obtenir un soudage plus solide au niveau moléculaire avec moins d'éclairs et de marquage des pièces. Cette fonctionnalité est de plus en plus utilisée dans tous les secteurs, mais particulièrement par les fabricants d'électronique médicale et grand public pour leurs produits haut de gamme.

Branson X-Port est une application Windows qui permet aux opérateurs de suivre le processus de soudage en temps réel. Il fournit des données détaillées afin que les fluctuations de soudure puissent être immédiatement reconnues et corrigées. Les paramètres affichés incluent le temps de soudage, l'énergie et la force ; distance absolue; rapidité; effondrement total et des soudures ; et la puissance maximale.