Soudage par ultrasons expliqué : assemblage sans fixations ni adhésifs

Les assemblages qui ne nécessitent pas de connecteurs ou de fixations tels que clous, boulons, adhésifs ou soudures pour lier les matériaux entre eux ont l'avantage de moins de points de faiblesse. Même pendant l'assemblage, de nombreux composants sont mis au rebut en raison de défaillances de fixation telles que des filetages endommagés ou des têtes de vis abîmées.

Le soudage par ultrasons surmonte ces défis de fabrication et va encore plus loin. C'est l'un des rares procédés de soudage capables d'assembler des matériaux dissemblables, comme le plastique et le métal.

Avantages du soudage par ultrasons

Le soudage par ultrasons utilise la chaleur générée par un mouvement mécanique à haute fréquence pour souder ou assembler efficacement deux matériaux. Le procédé convertit l'énergie électrique à haute fréquence en mouvement mécanique à haute fréquence accompagné d'une force. L'ensemble du processus crée suffisamment de chaleur par friction pour faire fondre et assembler les matériaux plastiques entre eux ou avec d'autres matériaux.

Le principal avantage du soudage par ultrasons est qu'il produit un joint très propre, étanche et de haute qualité sans l'utilisation d'aucun matériau d'apport comme l'adhésif ou la soudure. Le résultat est un produit sans coutures visibles aux joints, ce qui donne un produit plus esthétique et plus hygiénique.

Le soudage par ultrasons est également un procédé plus rapide car il n'est pas nécessaire qu'un employé ou une machine manipule à la fois la fixation et l'outil. La productivité plus élevée et le coût de production plus bas se traduisent par plus de profits pour les fabricants.

De plus, le soudage par ultrasons surpasse les autres méthodes de connexion sans fixation comme les adhésifs, le soudage ou le brasage, car il n'y a pas de temps de durcissement ou de séchage. Aujourd'hui, les procédés de soudage par ultrasons sont hautement automatisés, ce qui entraîne des économies de main-d'œuvre. Les profits plus élevés résultants sont directement liés à la fabrication de produits utilisant le soudage par ultrasons qui peuvent être vendus à des prix compétitifs et avec une qualité supérieure.

Quelle est la différence entre le soudage par ultrasons et le soudage par vibration ?

Lors du soudage par vibration typique des thermoplastiques, l'une des deux pièces se déplace à haute fréquence sous pression pour générer la chaleur de friction nécessaire pour lier les deux surfaces. Mais cette fréquence est bien inférieure à celles utilisées avec le soudage par ultrasons.

Dans le soudage par ultrasons, l'énergie électrique est convertie en énergie vibratoire d'environ 20 kHz (le plus largement utilisé) ou 40 kHz (utilisé pour les petites pièces délicates). Comparez cela à la plupart des machines de soudage par vibration industrielles qui fonctionnent à des fréquences de soudage de 120 à 240 Hz.

De plus, l'amplitude (la mesure de la vibration ou de l'oscillation, mesurée à partir de la position d'équilibre) du soudage par vibration est plus grande, généralement entre 0,4 et 1,8 mm. En revanche, les amplitudes du soudage par ultrasons sont beaucoup plus petites, entre 25 et 125 microns ou 0,025-0,125 mm.

Plus l'amplitude d'onde est faible, plus la fréquence est élevée, ce qui entraîne un soudage plus rapide et de meilleure qualité. En fait, les temps de soudage pour les procédés par ultrasons peuvent se situer entre 1 et 3 secondes, tandis que le même soudage par vibration prendrait un cycle dans la plage de 5 à 10 secondes.

Le soudage par ultrasons est recommandé pour les pièces de moins de 15 cm (6 pouces), et même les composants électroniques miniatures. C'est l'un de ses plus grands avantages car tant de nos produits électroniques dépendent de bons soudures sur des pièces extrêmement petites comme les écouteurs et de nombreux composants aérospatiaux, automobiles et médicaux.

Meilleures utilisations du soudage par ultrasons

Le soudage par ultrasons est utilisé dans certaines applications surprenantes en raison de sa capacité à assembler des thermoplastiques sans laisser de couture. Les chaussures de sport, les pneus en caoutchouc et les sacs de sport en plastique sont quelques produits de consommation fabriqués avec cette méthode d'assemblage moins coûteuse.

L'industrie médicale nécessite des dispositifs médicaux en caoutchouc et en plastique sans coutures, les rendant plus hygiéniques et plus faciles à nettoyer. De plus, ces articles restent légers car ce type de procédé de soudage ne nécessite aucun autre matériau pour sécuriser le lien. C'est le matériau du dispositif lui-même qui est utilisé pour former un lien totalement étanche et non-fuyant sur une grande variété de dispositifs et produits médicaux.

Les industries de l'informatique et de l'électronique bénéficient de boîtiers pouvant résister à l'humidité grâce au joint créé par le soudage par ultrasons. Les joints thermoplastiques utilisés dans les circuits imprimés, les connexions de câblage et les nappes de câbles sont de meilleure qualité et plus fiables grâce à ce type de procédé de soudage.

Les procédés de fixation et de découpe par ultrasons ont été automatisés, éliminant de nombreuses erreurs introduites par les méthodes de fabrication traditionnelles sur des assemblages petits, complexes ou délicats. Dans les industries automobile, navale et aéronautique, le soudage par ultrasons a apporté une production plus rapide et une meilleure assurance qualité.

STE pour le soudage par ultrasons

Special Tool & Engineering (STE) fournit depuis plus de 20 ans aux industries manufacturières des solutions d'ingénierie, de conception et de fabrication. En tant que leader dans la production d'outillages pour l'automobile, l'électroménager, l'équipement de bureau, l'électronique et l'emballage, nous faisons constamment évoluer nos opérations pour tirer parti des technologies de pointe et des meilleures pratiques émergentes.

Notre engagement envers des produits de qualité et une consultation experte nous a valu la réputation de fournir des résultats exceptionnels, et nous avons développé des partenariats à long terme avec nos clients grâce à cela. Contactez-nous pour en savoir plus.