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Soudage par ultrasons du plastique

1965-12-21
  • Robert Soloff
  • Seymour Linsley
Machine de soudage par ultrasons assemblant des composants en plastique en milieu industriel, Technologie des polymères.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

assemblages par soudage ultrasonique plastiques using high-frequency acoustic vibrations, typically between 15 kHz and 70 kHz. The vibrations are applied to parts clamped under pressionLe soudage par ultrasons génère une chaleur de friction intense à l'interface entre les deux matériaux. Cette chaleur localisée fait fondre rapidement le thermoplastique. Une fois les vibrations arrêtées, le matériau fondu se solidifie sous pression, créant une soudure solide et résistante sans adhésif ni fixation. Le soudage par ultrasons est particulièrement performant sur les thermoplastiques compatibles ; il est donc utile de consulter un tableau d'identification des plastiques pour vérifier la nature du matériau avant d'opter pour ce procédé.

The core of an ultrasonic welding system consists of a power supply (generator), a transducer (converter) that changes high-frequency electrical energy into mechanical vibrations, a booster to amplify these vibrations, and a sonotrode (or horn) that transmits the energy to the workpiece. The process is extremely fast, with weld times often under one second. A critical aspect of successful ultrasonic welding is the joint design. Parts are often molded with ‘energy directors’—small, sharp triangular ridges on one of the surfaces. These features concentrate the ultrasonic energy, initiating a rapid melt and ensuring a uniform bond. The technique is best suited for amorphous polymers like ABS, polystyrene, and polycarbonate, as their random molecular structure allows for efficient transmission of vibrational energy. Semi-crystalline polymers like polyethylene and polypropylène can also be welded, but they require higher energy levels due to their ordered structure, which dampens the vibrations. The process is clean, energy-efficient, and highly repeatable, making it ideal for automated, high-volume manufacturing.

UNESCO Nomenclature: 3322
- Technologie des polymères

Taper

Processus physique

Perturbation

Révolutionnaire

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • découverte de la piézoélectricité par Jacques et Pierre Curie
  • développement de transducteurs ultrasonores de haute puissance pour sonar
  • compréhension du frottement et de la génération de chaleur
  • progrès de l'électronique haute fréquence pour la production d'énergie

Applications

  • composants automobiles (tableaux de bord, panneaux de porte)
  • dispositifs médicaux (filtres, cathéters, masques)
  • appareils électroniques (coques de téléphone, connecteurs)
  • biens de consommation (jouets, emballages)
  • assemblage de textiles et de tissus (non-tissés)

Brevets:

  • US3224916A

Idées d'innovations potentielles

  • soudage par ultrasons pour l'intégration d'étiquettes RFID dans des pièces en plastique
  • micro-ultrasonic welding for assembling MEMS et microfluidique appareils
  • soudage par ultrasons continu pour sceller des films et des tissus dans un processus rouleau à rouleau
  • systèmes hybrides ultrasons/laser pour le soudage de matériaux différents
  • soudeurs à ultrasons adaptatifs qui ajustent la fréquence et l'amplitude en temps réel en fonction des retours des capteurs
  • soudage par ultrasons sans contact utilisant l'énergie acoustique focalisée
  • soudage par points par ultrasons pour grands panneaux de carrosserie automobile en composites
  • soudeuses à ultrasons portatives pour les réparations in situ de composants aérospatiaux
  • soudage par ultrasons de polymères biodégradables pour des emballages durables
  • utilisation du soudage par ultrasons pour encapsuler des produits pharmaceutiques dans des coques en polymère
Voir aussi : soudage par ultrasons, vibration acoustique, soudage par friction, thermoplastique, sonotrode, directeur de l'énergie, assemblage de polymères, soudage à haute fréquence, soudage à l'état solide, assemblage de matières plastiques.

Contexte historique

Soudage par ultrasons du plastique

1960
1962
1963
1965-12-21
1970
1970
1970
1960
1960
1962-10-09
1964
1970
1970
1970
1970

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

10e année anniversaire

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