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Saldatura ad ultrasuoni della plastica

1965-12-21
  • Robert Soloff
  • Seymour Linsley
Macchina per la saldatura a ultrasuoni di componenti in plastica in un contesto industriale, Polymer Technology.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

La saldatura a ultrasuoni unisce plastica using high-frequency acustico vibrations, typically between 15 kHz and 70 kHz. The vibrations are applied to parts clamped under pressione, generating intense frictional heat at their interface. This localized heat rapidly melts the termoplastico. Una volta cessata la vibrazione, il materiale fuso si solidifica sotto pressione, creando una forte saldatura allo stato solido senza bisogno di adesivi o elementi di fissaggio.

Il cuore di un sistema di saldatura a ultrasuoni è costituito da un alimentatore (generatore), un trasduttore (convertitore) che trasforma l'energia elettrica ad alta frequenza in vibrazioni meccaniche, un amplificatore per amplificare queste vibrazioni e un sonotrodo (o corno) che trasmette l'energia al pezzo da saldare. Il processo è estremamente rapido, con tempi di saldatura spesso inferiori al secondo. Un aspetto critico del successo della saldatura a ultrasuoni è la progettazione del giunto. I pezzi sono spesso stampati con ‘direttori di energia’, piccole creste triangolari affilate su una delle superfici. Queste caratteristiche concentrano l'energia ultrasonica, avviando una fusione rapida e garantendo un legame uniforme. La tecnica è più adatta ai polimeri amorfi come l'ABS, il polistirene e il policarbonato, poiché la loro struttura molecolare casuale consente una trasmissione efficiente dell'energia vibrazionale. Anche i polimeri semicristallini come il polietilene e il polipropilene possono essere saldati, ma richiedono livelli di energia più elevati a causa della loro struttura ordinata, che smorza le vibrazioni. Il processo è pulito, efficiente dal punto di vista energetico e altamente ripetibile, il che lo rende ideale per la produzione automatizzata e in grandi volumi.

UNESCO Nomenclature: 3322
- Tecnologia dei polimeri

Tipo

Processo fisico

Interruzione

Rivoluzionario

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • scoperta della piezoelettricità da parte di Jacques e Pierre Curie
  • sviluppo di trasduttori ultrasonici ad alta potenza per sonar
  • comprensione dell'attrito e della generazione di calore
  • progressi nell'elettronica ad alta frequenza per la generazione di energia

Applicazioni

  • componenti per autoveicoli (cruscotti, pannelli delle porte)
  • dispositivi medici (filtri, cateteri, maschere)
  • dispositivi elettronici (custodie per telefoni, connettori)
  • beni di consumo (giocattoli, imballaggi)
  • unione di tessuti e tessuti (non tessuti)

Brevetti:

  • US3224916A

Idee e potenziali innovazioni

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Correlato a: saldatura a ultrasuoni, vibrazione acustica, saldatura a frizione, termoplastica, sonotrodo, direttore energetico, giunzione di polimeri, saldatura ad alta frequenza, saldatura allo stato solido, assemblaggio di materie plastiche.

Contesto storico

Saldatura ad ultrasuoni della plastica

1960
1960
1963
1965-12-21
1970
1970
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1960
1960
1962
1964
1970
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(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

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