Saldatura a ultrasuoni
Tramite la saldatura a ultrasuoni vengono uniti pezzi stampati, pellicole e tessuti tecnici in plastiche termoplastiche in modo sicuro, stabile e a tenuta.
La saldatura a ultrasuoni è un processo delicato per il prodotto che opera in modo sostenibile ed efficiente in termini di materiale ed energia. I suoi maggiori vantaggi sono i brevi tempi di ciclo, la riproducibilità dei risultati di saldatura e l'elevata stabilità dei giunti di saldatura.
La tecnologia è impiegabile in modo versatile. Pertanto, la saldatura a ultrasuoni trova applicazione in molti settori, come quello automobilistico, l'industria high-tech o la tecnologia medicale.
Quali plastiche è possibile saldare con gli ultrasuoni e quali materiali sono combinabili?
Con gli ultrasuoni è possibile giuntare a tenuta e in modo sicuro pezzi stampati e saldare o sigillare pellicole e tessuti tecnici. Le parti da congiungere devono essere costituite in misura sostanziale da materiali plastici termoplastici che possono essere suddivisi in materiali semicristallini e amorfi. Tra i materiali termoplastici semicristallini si annoverano POM, CA, LCP, PEEK, PA, PBT, PE, PPS, PP, PTFE. I materiali termoplastici amorfi vengono denominati ad esempio ABS, MABS, PMMA, PC, PET, PS o PVC. Pertanto, è vero che la saldatura è perfettamente possibile tra materiali dello stesso tipo, ma esistono coppie saldabili anche tra i diversi tipi.
Qui troverete un elenco dei materiali plastici compatibili.
Come funziona la saldatura a ultrasuoni di plastiche?
Come avviene la saldatura di pezzi in plastica tramite ultrasuoni? - Il processo di saldatura a ultrasuoni spiegato in breve
Durante la saldatura a ultrasuoni di materiali plastici termoplastici le vibrazioni ultrasoniche meccaniche di determinata frequenza e ampiezza nonché una determinata pressione vengono indotte per una certa durata nelle parti in plastica. Tramite le vibrazioni si origina innanzitutto attrito a livello molecolare e quindi anche calore nel materiale stesso. I legami molecolari nella plastica vengono rotti dal calore e dalle vibrazioni. Durante il ciclo di saldatura questo processo si accelera quindi del tutto da sé. La plastica si plastifica, diventa morbida e si fonde. Se si interrompe l'immissione sonora, il materiale termoplastico si raffredda nuovamente per mancanza di alimentazione di energia e si solidifica. In questa fase, le molecole si concatenano nuovamente tra loro attraverso i due pezzi in plastica. Durante questo processo di solidificazione, la pressione di giunzione applicata deve essere ancora mantenuta per breve tempo, al fine di ottenere una struttura omogenea del materiale e unire la plastica in modo indissolubile.
I fondamenti della saldatura a ultrasuoni per la plastica spiegati in breve
Scoprite i fondamenti della saldatura a ultrasuoni in questo video. Vi mostriamo nel dettaglio come funziona il processo di giunzione.
Quali requisiti può soddisfare la tecnologia di saldatura a ultrasuoni?
La saldatura a ultrasuoni deve essere presa in considerazione come tecnologia di processo per la propria applicazione quando il giunto saldato deve presentare un'elevata stabilità meccanica, poiché parti unite a ultrasuoni sono resistenti alle sollecitazioni e ai carichi meccanici. Inoltre il collegamento è molto resistente agli strappi. Il cordone di giunzione è ermeticamente a tenuta stagna, di pressione e di vuoto.
Ma non parlano a favore dell'impiego della tecnologia a ultrasuoni solo gli elevati requisiti di tenuta o stabilità. Depone a favore della saldatura a ultrasuoni anche il fatto che si tratti di un processo di giunzione rapido e per giunta efficiente in termini di materiale. Una saldatrice a ultrasuoni è rapidissimamente pronta all'uso: non impiega più tempo di un computer ad avviarsi.
Un altro vantaggio: I giunti che sono stati saldati a ultrasuoni sono anche visivamente ed esteticamente molto piacevoli. Non presentano alcun segno, i pezzi stampati non si deformano e il cordone di saldatura è di per sé molto preciso.
I pezzi stampati devono essere configurati in modo conforme agli ultrasuoni - La progettazione dei pezzi stampati
Affinché due pezzi stampati possano essere saldati in breve tempo in modo riproducibile e con buona stabilità, servono ponti di materiale appuntiti su uno dei due pezzi stampati.
Questi ponti, i cosiddetti direttori di energia o giunti di saldatura, inducono l'oscillazione ultrasonica nel secondo pezzo stampato. I due pezzi si fondono contemporaneamente nel giunto e si collegano in modo duraturo.
Se non vengono previsti direttori di energia o giunti di saldatura, si verifica una saldatura superficiale anziché la formazione di un giunto. La stabilità della saldatura è quindi insufficiente, il tempo di saldatura viene considerevolmente allungato e non è possibile escludere il danneggiamento del componente.
Vediamo più nel dettaglio le due geometrie più comuni delle aree di giunzione:
Direttore di energia
I direttori di energia immettono l'energia in modo molto preciso nel materiale e hanno il più delle volte una forma triangolare ovvero un profilo a forma di V e vengono impiegati preferibilmente per i materiali termoplastici amorfi. Durante l'immissione di ultrasuoni, gli ERG si fondono e il materiale in eccesso viene premuto lateralmente verso l'esterno. La struttura del pezzo stampato determina dove fuoriesce il materiale.
Giunto di saldatura
I giunti di saldatura vengono anche chiamati giunti a gradino per via della loro forma. Sono adatti in particolare per saldature a tenuta e in caso di utilizzo di materiali plastici semicristallini. Questa geometria dell'area di giunzione viene utilizzata anche per giunti otticamente molto gradevoli.
Saldatura maschio-femmina
Se due pezzi devono essere collegati sì saldamente ma non a tenuta tra loro, può essere scelta anche la saldatura maschio-femmina. Questa è adatta per materiali plastici amorfi e semicristallini duri.
La progettazione dei pezzi stampati gioca un ruolo importante per la tenuta, la stabilità e l'aspetto estetico della saldatura. Pertanto è importante una stretta coordinazione con RINCO ULTRASONICS a partire già dall'inizio del progetto. I nostri consulenti sono a vostra completa disposizione. Contattateci all'indirizzo e-mail info@rincoultrasonics.com o utilizzate il modulo di contatto in basso a destra.
Vantaggi della saldatura a ultrasuoni
Convenienza economica
La saldatura a ultrasuoni è una tecnologia molto economica. Rispetto alla saldatura termica, la saldatura a ultrasuoni si distingue per
- nessun tempo di riscaldamento
- nessuna fase di raffreddamento dell'applicazione
- meno materiale richiesto
Efficiente
Il ciclo di saldatura richiede il più delle volte solo pochi decimi di secondo. Anche la fase di solidificazione del giunto saldato dura solo una frazione di secondo.
Siccome i giunti possono avere una configurazione stretta, può essere inoltre risparmiato materiale.
Cordoni di saldatura perfetti
I cordoni di saldatura possono essere configurati completamente in base ai propri requisiti. Che debbano essere ermeticamente a tenuta o visivamente perfetti, i cordoni di saldatura sono sempre saldi e precisi.
Nessun materiale aggiuntivo
La saldatura a ultrasuoni è molto efficiente dal punto di vista dei materiali, in quanto non è richiesto alcun materiale aggiuntivo per collegare i componenti. Ciò permette anche un riciclaggio di materiale puro.
Saldare senza materiali aggiuntivi, come viti o adesivi, rende i prodotti più sicuri, ad esempio i giocattoli.
Cordoni di giunzione tridimensionali
Il sonotrodo, ovvero lo strumento di saldatura vero e proprio, viene progettato e fabbricato in modo individuale a seconda delle esigenze del cliente. Grazie alla forma personalizzata è possibile saldare anche cordoni di giunzione tridimensionali.
Domande e risposte sull'argomento della saldatura a ultrasuoni - FAQ
Durante la saldatura a ultrasuoni si generano segni sulla superficie?
In poche applicazioni, ciò può verificarsi a seconda delle impostazioni dei parametri e della forma dei componenti (stabilità dimensionale). In tal caso possono essere impiegate pellicole protettive con un'alimentazione corrispondente per proteggere la superficie. In questo modo, il risultato di saldatura non viene compromesso.
Quali svantaggi ha la saldatura a ultrasuoni?
Non tutte le plastiche e non tutte le combinazioni di plastiche possono essere saldate. Infatti possono essere lavorati con gli ultrasuoni soltanto i materiali termoplastici, ma non le plastiche dure. I tessuti devono contenere materiali plastici, altrimenti bruciano soltanto.
Si possono saldare a ultrasuoni anche i metalli?
Sì, anche i metalli possono essere saldati tramite gli ultrasuoni. È particolarmente apprezzata la saldatura a ultrasuoni per la giunzione di cavi.
È possibile saldare anche plastiche con cariche?
Sì, anche le plastiche contenenti cariche, come le fibre di vetro, il carbonato di calcio, il talco o le fibre di carbonio, possono essere saldate, ma non necessariamente. Sono pertanto consigliabili test di saldabilità per pezzi in plastica con cariche. I nostri consulenti sapranno consigliarvi a riguardo.