Soudage Ultrasonique : Principe, Procédé, Équipements, Applications, Avantages et Inconvénients

Soudage Ultrasonique : Assemblage par Vibrations Haute Fréquence

Soudage état solide (pas chaleur externe). Ultrasons = vibrations > audition (20-30 kHz). Chaleur générée par frottement interface + déformation plastique locale → joint sans fusion métal de base ni métal d'apport.

Principe

Vibrations ultrasoniques → contrainte cisaillement dynamique interface → déformation plastique locale + chaleur frottement → formation joint interface.

Équipements

Alimentation Haute Fréquence/Tension

Alimente transducteur pour générer vibrations.

Transducteur (Piézoélectrique/Convertisseur)

Signal électrique HF → vibration mécanique HF. Connecté à la sonotrode.

Amplificateur (Booster) + Sonotrode (Horn)

Booster amplifie vibration → sonotrode transmet aux pièces à souder.

Dispositif Serrage (Fixture/Clamping)

Maintien pièces position désiré. Électrique/hydraulique/pneumatique/mécanique. Force modérée appliquée.

Fonctionnement (7 Étapes)

1. Courant HF → transducteur piézoélectrique → vibration mécanique.
2. Booster amplifie fréquence.
3. Sonotrode (contact pièce) transmet vibration amplifiée.
4. Joint par recouvrement (lap joint) : pièce fixe en serrage, pièce mobile sous sonotrode.
5. Sonotrode applique vibration HF + force modérée.
6. Force cisaillement oscillante interface → déformation élastoplastique locale.
7. Échauffement localisé (force + frottement) → déformation plastique assistée → joint fort SANS fusion ni métal d'apport.

Avantages

• Automatisation facile + rapide.
• Joint haute résistance sans chaleur externe.
• Propre, belle finition.
• Métaux dissemblables soudables.
• Pas d'expulsion métal fondu (pas surchauffe).

Inconvénients

Épaisseur limitée (~2,5 mm Al). Outillage serrage coûteux + conception spécifique. Vibrations peuvent endommager composants électroniques proches.

Applications

• Nucléaire : composants réacteurs.
• Automobile : clés, phares, boutons, contacteurs.
• Électronique : bobinages, commutateurs.
• Médical : filtres, masques (propre).