Tecnologia industriale a ultrasuoni

Come funziona la saldatura a ultrasuoni

Funzionamento degli ultrasuoni

La saldatura ad ultrasuoni consiste in un processo di vibrazione meccanica a frequenza ultrasonica dove la zona di contatto tra il sonotrodo ed il particolare da saldare subisce una fusione a livello locale.

La frequenza di rete 50/60Hz viene trasformata e amplificata dal generatore ad ultrasuoni sottoforma di segnale elettrico e convertita dal trasduttore piezoelettrico in energia di movimento.

Questa energia fornita dal generatore ed applicata al gruppo acustico deve essere in quantità sufficiente per vincere i momenti inerziali delle masse da mettere in movimento e dell’attrito tra i particolari.

I vantaggi di una tecnologia evoluta come la saldatura ad ultrasuoni sono numerosi:

  • Cicli di saldatura molto brevi (da pochi decimi di secondi al secondo)
  • Assoluta costanza dei risultati
  • Bassissimo consumo energetico e relativo solo alla fase di saldatura
  • Nessun materiale di apporto
  • I pezzi risultano perfetti esteticamente, molto resistenti e subito pronti al loro utilizzo

Applicazioni industriali degli ultrasuoni

La saldatura a ultrasuoni è uno dei metodi più sicuri, efficaci e rapidi per poter accoppiare i materiali termoplastici.
La tempistica di saldatura si aggira intorno ai millisecondi e grazie ad essa è possibile saldare particolari stampati, tessuti termoplastici.

La tecnologia a ultrasuoni consente di tagliare e contemporaneamente chiudere le fibre sintetiche dei tessuti, evitando il tipico effetto di sfilacciamento. Durante e dopo l’operazione di taglio l’utensile resta sempre pulito, inoltre l’uso degli ultrasuoni è sicuro per gli operatori, perché non brucia e non produce fumi tossici.

Grazie alla cucitura a ultrasuoni è possibile accoppiare due o più strati di tessuti, senza aggiungere adesivi, solventi o fissaggi meccanici. Inoltre essa permette di ottenere cuciture ermetiche, che preservano il contenuto del prodotto. Uno dei vantaggi è sicuramente legato all’energia, infatti il processo di saldatura non ha alcun impatto negativo.

La ribaditura a ultrasuoni permette di fondere un piolo, o perno, introdotto in un apposito foro. Il perno in materiale plastico viene messo in contatto con il sonotrodo fondendo e formando una testa di ribaditura. Questa tecnica permette anche il fissaggio di materiali differenti tra loro o di parti metalliche, come ad esempio elementi per auto, camper e barche, oppure particolari componenti elettrici (spine, prese, multiprese, connettori), o ancora filtri per aria e filtri benzina/gasolio.

Questa operazione nasce dall’esigenza di incorporare i rivetti in ottone in un materiale termoplastico. Il foro presente nella plastica, grazie all’azione dell’ultrasuono, si scioglie, permettendo l’inserimento del rivetto, il quale presenta una zigrinatura, che aumenta l’aderenza della saldatura. Una volta che la plastica saldata si solidifica il rivetto risulta perfettamente inglobato.

Direttori di energia nella saldatura ad ultrasuoni

Per diminuire le zone di attrito tra i particolari che rendono difficoltoso l’innesco del processo di fusione, è opportuno ricavare sui particolari stessi protuberanze geometriche dette direttori di energia, che consentono di iniziare la fusione del materiale su una zona relativamente ridotta.

Per scegliere la geometria dei direttori di energia  più adatti all’applicazione vi elenchiamo di seguito alcuni esempi e in ogni caso siamo a disposizione per offrire la nostra esperienza e conoscenza tecnica.

Come mostrano le figure sopra riportate una sezione triangolare sul giunto serve a concentrare l’energia dell’ultrasuono così da permettere rapidamente lo scioglimento della superficie di giunzione.

I giunti comuni che incorporano l’uso di un direttore di energia, includono: giunti testa a testa, giunti a segmento e giunti maschio e femmina.

I giunti sopra riportati sono consigliati per ottenere delle parti chiuse ermeticamente o per le plastiche che cambiano rapidamente dallo stato solido a quello fuso.
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