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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)

Soudure par ultrasons plastiques using high-frequency acoustique vibrations, typically between 15 kHz and 70 kHz. The vibrations are applied to parts clamped under pression, generating intense frictional heat at their interface. This localized heat rapidly melts the thermoplastique. Lorsque la vibration cesse, le matériau fondu se solidifie sous l'effet de la pression, créant une soudure solide à l'état solide sans qu'il soit nécessaire d'utiliser des adhésifs ou des fixations.

Le cœur d'un système de soudage par ultrasons se compose d'une alimentation électrique (générateur), d'un transducteur (convertisseur) qui transforme l'énergie électrique à haute fréquence en vibrations mécaniques, d'un amplificateur qui amplifie ces vibrations et d'une sonotrode (ou corne) qui transmet l'énergie à la pièce à souder. Ce procédé est extrêmement rapide, les temps de soudure étant souvent inférieurs à une seconde. Un aspect essentiel de la réussite du soudage par ultrasons est la conception du joint. Les pièces sont souvent moulées avec des "directeurs d'énergie" - de petites arêtes triangulaires pointues sur l'une des surfaces. Ces caractéristiques concentrent l'énergie ultrasonique, déclenchant une fusion rapide et garantissant une liaison uniforme. La technique convient le mieux aux polymères amorphes tels que l'ABS, le polystyrène et le polycarbonate, car leur structure moléculaire aléatoire permet une transmission efficace de l'énergie vibratoire. Les polymères semi-cristallins comme le polyéthylène et le polypropylène peuvent également être soudés, mais ils nécessitent des niveaux d'énergie plus élevés en raison de leur structure ordonnée, qui amortit les vibrations. Le processus est propre, économe en énergie et hautement reproductible, ce qui le rend idéal pour la fabrication automatisée en grande quantité.

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

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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
1960
1963
1965-12-21
1970
1970
1970
1960
1960
1962
1964
1970
1970
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(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

Inventions, innovations et principes techniques connexes

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