Facteurs qui affectent le succès du soudage plastique par ultrasons

Nous connaissons tous les règles de base du soudage par ultrasons， ; l'énergie électrique à haute fréquence transformée en énergie mécanique à haute fréquence， ; cette vibration répétée se transfère au plastique thermique ou au métal. ,  génère une friction et de l'énergie entre le plastique et le plastique ,  plastique sur métal ou métal sur métal.

Lors du processus de soudage par ultrasons，, la chaleur générée par friction fait fondre les deux surfaces en plastique l'une dans l'autre. En cours de rivetage par ultrasons lors du soudage, la pointe contrôle la direction d'écoulement du plastique fondu， se forme, puis appuie. lors du processus d'enrobage par ultrasons de l'écrou ， ; la pointe de soudage injecte l'écrou dans le plastique.

Diverses configurations de système à ultrasons peuvent être choisies avec différentes fréquences (15 kHz-50 kHz) et puissance (600 W-4 800 W) ， ; ou différentes méthodes de contrôle ， ; telles qu'une soudeuse pneumatique à ultrasons， ; servo soudeuse à ultrasons ou différentes applications comme la soudeuse portative ， ; la soudeuse à ultrasons non standard， ; la soudeuse métallique, etc.

De nombreux facteurs affectent le résultat du soudage par ultrasons : Moule (corne supérieure et fixation inférieure) ， ; injection de pièces de rechange, etc.

Fréquence du système de soudage

La fréquence de soudage typique comprend 15 kHz ， 20 kHz ， 30 kHz ， 35 kHz ， et 40 kHz. Des fréquences de soudage appropriées peuvent être choisies en fonction des tailles de produits ,  types de composants électriques internes ,  force de soudage ,  résultat de soudage, etc. Fondamentalement, les principes suivants pourraient être référés:

Pour le soudage de boîtiers de produits électroniques de petite taille et de haute précision (contenant une carte PCB et un composant microélectronique à l'intérieur) , une soudeuse à ultrasons de 40 kHz est souvent utilisée. Il a une amplitude plus petite avec une pression de soudage plus petite pour éviter d'endommager les composants électroniques internes.

1. Pour les petits produits avec des exigences exigeantes sur le look, une soudeuse à ultrasons de 40 kHz pourrait être appliquée. Une amplitude et une pression plus petites aident à souder une meilleure apparence.

2. Pour le soudage du plastique de taille moyenne ou grande, 15 kHz ou 20 kHz sont généralement appliqués.

3. Pour les matériaux relativement mous comme le PP ,  ou le matériau avec une faible rigidité ,  basse fréquence et grande amplitude, une soudeuse de 15 kHz est normalement appliquée.

4. Pour le soudage en champ lointain, le soudage le klaxon est éloigné de la ligne de soudage, par exemple ,  si cette distance est supérieure à 12 mm , à cette occasion une soudeuse à ultrasons de 15 kHz pourrait être utilisée.

5. La soudeuse 20 kHz est applicable à la plupart des soudures plastiques de petite ou moyenne taille. ,  qui est également la fréquence la plus largement utilisée dans les applications ultrasoniques.

Matériel

1. Pour le soudage plastique par ultrasons， ; il s'applique uniquement au soudage thermoplastique car le thermoplastique pourrait fondre dans une plage de température spécifique. Pour les plastiques thermodurcissables ,  il se dégrade en chauffant et ne peut donc pas être soudé par ultrasons.

2. La soudabilité du thermoplastique dépend de la rigidité ,  module d'élasticité ,  densité ,  coefficient de friction ,  coefficient de conductivité thermique ,  capacité thermique spécifique， ; température de transition vitreuse (TG) ou température de fusion (TM).

3. Généralement,  un matériau avec une bonne rigidité a une excellente capacité de soudage en champ lointain car il transmet facilement l'énergie vibratoire ,  un matériau souple avec un faible module d'élasticité serait difficile à souder car il diminue la vibration ultrasonore. Au contraire ,  pour soudage par rivets ou par points ,  plus le matériau est doux ,  plus le soudage est facile.

4. Normalement ,  les plastiques sont divisés en deux types : amorphes et cristallins. L'énergie ultrasonique peut se transmettre facilement dans le matériau amorphe, ce qui facilite le soudage. Cependant ,  il n'est pas très facile pour l'énergie ultrasonique de se transmettre dans le matériau cristallin, il faut donc une plus grande amplitude et une plus grande énergie au soudeur par ultrasons pour souder le matériau cristallin ,  la ligne de soudage doit également être conçue avec soin.

5. La soudabilité pourrait en outre être affectée par des facteurs tels que la teneur en eau ,  agent de démoulage ,  lubrifiant ,  plastifiant ,  les renforts de charge, les pigments, les retardateurs de flamme et autres additifs, ainsi que les qualités de résine réelles. Il convient également de prêter attention au degré de compatibilité entre les différents matériaux. Il existe un certain degré de compatibilité entre certaines qualités de certains matériaux et pas d'autres.

Il convient de déterminer si le soudage est un soudage en champ proche ou en champ lointain. La distance entre la pointe de soudage en contact avec la pièce en plastique et la ligne de soudage est inférieure à 6 mm. On parle alors de soudage en champ proche. Si la distance est supérieure à 6 mm, on parle alors de soudage en champ lointain. Plus la distance est longue, plus l'atténuation des vibrations est importante， ; plus le soudage est dur 

Outillage & tête de soudage

Généralement, les clients choisiront l'outillage et la tête de soudage de la même marque. En fait, tant que la fréquence est la même que celle de l'équipement, d'autres marques pourraient également être choisies.

Le matériau du cornet de soudage peut être de l’aluminium, du titane ou de l’acier allié dur. Le matériau de l'outillage peut être de l'aluminium, de l'acier inoxydable et un moule en résine. Le matériau choisi dépend normalement du type de matériau, de la teneur en fibre de verre du matériau, de la structure et de la taille du connecteur, de la résistance au soudage et de la durée de vie. Par exemple, pour prolonger la durée de vie du cornet de soudage, l’acier allié dur pourrait être un choix.

Le cornet de soudage par ultrasons peut être conçu et optimisé par FEA (analyse par éléments finis), ce qui permet à l'ingénieur d'évaluer les vibrations et la pression de la tête de soudage avant la fabrication proprement dite. Une conception optimale de cornet de soudage est celle avec une amplitude de sortie uniforme et une contrainte minimale. Dans l'image ci-dessus, l'image de gauche représente la conception du cornet de soudage avant optimisation, celle de droite représente la conception du cornet de soudage après optimisation.

Dans le processus de conception et de fabrication du cornet de soudage, la symétrie du cornet est d'une importance vitale, le cornet asymétrique entraîne des vibrations non axiales qui augmentent la contrainte du cornet et provoquent son invalidité.

Une bonne conception de l'outillage est également importante, le péage a deux fonctions principales : aligner les pièces sous le cornet de soudage et la zone de soudage du support rigide. Le support rigide reflète l'énergie ultrasonore vers la ligne de soudage, c'est pourquoi l'outillage est généralement constitué de pièces métalliques.

Afin d'augmenter la durabilité du cornet de soudage et de prolonger sa durée de vie, la surface du cornet de soudage pourrait être traitée  avec traitement au carbure de tungstène ou traitement de chromage. L'outillage pourrait être conçu en sections pour mieux correspondre aux produits .

Paramètres de soudage

Les paramètres de soudage affectent le résultat du soudage dans le processus de soudage. Ces paramètres incluent l'amplitude, la pression de soudage, la pression de déclenchement, la distance de soudage et l'énergie.

Différentes matières plastiques nécessitent une amplitude différente, l'amplitude est généralement ajustée dans le réglage du pourcentage du logiciel, ou ajustée en changeant le booster avec un rapport différent. La pression de soudage peut être ajustée par le bouton rotatif ou le réglage du logiciel. Le déclencheur de pression se produit lorsque la pression atteint la valeur de réglage après une certaine pression sur les pièces en plastique, les ultrasons démarrent, la valeur est ajustée par le bouton rotatif ou le réglage logiciel.

Plusieurs modes de contrôle dans le processus de soudage:

Mode heures

Mode énergie

Mode de soudage distance/position

Différents plastiques utilisent différents modes de soudage. Par exemple, le matériau plastique mince adopte généralement le mode énergie, les produits avec de grandes tolérances dimensionnelles sont soudés en mode distance, les produits avec des exigences de tolérance élevées sont soudés en mode position.

De plus, vous pouvez surveiller tous les paramètres du processus de soudage et définir la plage de qualification des paramètres pour éviter les dysfonctionnements des pièces.

Le soudage du plastique est un traitement spécial. Au début du développement du produit, il convient de travailler en étroite collaboration avec le fabricant de l'équipement à ultrasons, en utilisant son expérience, pour évaluer la structure du produit et la conception de la ligne de soudage et tester l'échantillon de produit afin d'améliorer considérablement le taux de qualification dans le processus de production de masse ultérieur.

Pour plus de soudeur plastique , reportez-vous au lien ci-dessous: 

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